化工原理第三章.2.ppt

（二）流体通过颗粒层的流动概述 1、 颗粒床层的特性 第三章 机械分离与固体流态化 * 3.3 滤饼过滤 一、概述 二、过滤基本方程 三、过滤常数的测定 四、滤饼洗涤 五、过滤设备及过滤计算 习题课 幻灯片2目录 3.2 滤饼过滤 一、概述 （一）、过滤 深层过滤 滤浆 滤饼 过滤介质 滤液 滤饼过滤 推动力：重力、压力、离心力 （一）、过滤 3.2 滤饼过滤 滤浆 滤饼 过滤介质 滤液 滤饼过滤 过滤介质： 多孔性介质、耐腐蚀、耐热并具有足够的机械强度。 工业用过滤介质主要有： 织物介质，如棉、麻、丝、毛、合 成纤维、金属丝等编织 成的滤布； 多孔性固体介质，如素瓷板或管、 烧结金属等。 滤浆 滤饼 过滤介质 滤液 滤饼过滤 滤饼的压缩性： 空隙结构易变形的滤饼为可压缩滤饼。 （一）、过滤 爬流：来流速度很小，流动很缓慢，颗粒迎流面与背流面的流线对称。 过滤　 滤饼层　固液分离 吸附　 分子筛　吸附某种气体 离子交换　离子柱 反应器　 催化剂颗粒层等概念 固定床：众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒层 以上化工操作中均为流体通过颗粒层的流动，与流体 在管道中的流动相比较：阻力增大，速度分布均一， 流动特点：层流，绕流（因速度慢也称爬流）。 流体通过固 定床的流动 工程上感兴趣的是阻力增大问题（压降问题），因而本章主要讨论流体通过颗粒层的压降 。 由于固定床内大量细小而密集的固体颗粒对流体形成很大的阻力，这种阻力一方面是流体沿床层截面的速度分布变得相当均匀，另一方面在床层两端造成很大压降。 为什么流体通过颗粒层的流动比一般管道流体流动的速度分布均一、阻力增大？ 思考：压降与压强差有何不同？ （1）、单颗粒特性 A、球形颗粒 比表面积 与颗粒的大小（体积V）、形状 （取向 ）、 表面积（S）、比表面积 a（即S/V）等因素有关。 或 体积 表面积 可用单一参数 — 直径dP表示 B、非球形颗粒 形状千变万化，不可能用单一参数全面表示颗粒的V、S、a 一般以某种当量的球形颗粒代表 形状系数 一般定义dev作为当量直径，简写为de dev 球形颗粒V、S 和 a 均可以颗粒直径 dP 确定， 非球形颗粒必须定义两个参数 C、 的物理意义 称为形状系数 体积相等时，球形颗粒的表面积最小 A、床层的空隙率 (2)、床层特性及基本概念 均匀球形颗粒按最松排列时空隙率0.48，最紧密排列空隙率0.26 球形颗粒床层的 小于乱堆的非球形颗粒床层 非均匀（大小不等）颗粒的床层 小于均匀颗粒的 B、床层的中的速度 表观流速（空床流速）u 与实际流速 u1 的关系 ： C、床层的比表面 床层比表面积 推导过程： 指单位体积床层具有的颗粒表面积，用 表示 思考： 和 的区别 二、过滤基本方程 过滤过程流动的特点： 流体在固定床中同一截面上的流速分布很均匀 产生压降的主要原因： 1、过滤基本方程的推导 简化模型： 二、过滤基本方程 滤饼内，雷诺数很小，属层流流动， 于是： ------哈根-泊谡叶方程 流体通过固定床的压降等同于流体通过一组当量直径为de、长度为 Le 的毛细管束的压降 由质量守恒得： 固体颗粒床层体积 床层截面积 二、过滤基本方程 将le、de、u?表达式代入得： ---单位时间内通 过单位过滤面 积的滤液体积 即过滤速度 二、过滤基本方程 思考： 影响过滤阻力的因素有哪些？ 影响过滤速度的因素有哪些？ ? △p2 △p1 u 表观速度 设每获得单位体积滤液时，被截留在过滤介质上的滤饼体积为c（m3滤饼/m3滤液），则 代入过滤速度表达式中： 令 故 二、过滤基本方程 -----过滤基本方程 过滤常数 二、过滤基本方程 △p u 表观速度 影响K的因素： 影响qe或Ve 的因素： 二、过滤基本方程 滤饼性质（s、?、a） 滤浆性质（c、?） 推动力（?p） 过滤介质的性质（孔的结构、?、r0、厚度） △p u 表观速度 2、恒压过滤 二、过滤基本方程 △p u 表观速度 特点： K为常数 积分得： 或 若过滤介质阻力可忽略不计，则 或 三、过滤常数的测定 恒压时： 求出压缩指数s