3过滤沉降.ppt

目录 第一节 重力沉降 第二节 过滤 第三节 离心分离 重点：过滤和沉降的基本理论、基本方程 难点：过滤基本方程的应用、过滤设备 非均相物系由分散相和连续相组成 对于非黏性理想流体：A和B点的流速为零，压力最高，而C和D点的流速为最大，压力最小。流体无净力作用于球体上，上下游的流线是完全对称 有黏性的实际流体：因实际流体具有黏度，对颗粒会产生曳力。当流体以一定流速流经颗粒表面时，会发生边界层分离，在球形颗粒背面形成旋涡 曳力种类： 黏性曳力：因黏性而对颗粒产生曳力。 形体曳力：当流体以一定流速流经颗粒表面时，会发生边界层分离，在球形颗粒背面形成漩涡，这就消耗能量，就是产生了一种阻力 图中对应于颗粒球形度为1的曲线 沉降速度的求算（P113） 式 4-7 例：密度为2650kg/m3、粒径为80μm的石英粒子在20℃水中作自由沉降，试求：（1）石英粒子的沉降速度 （2）石英粒子由静止状态到达99%终端速度所需时间。 沉降在滞留区，由斯托克斯公式可得 2) 连续相的粘度?： 沉降速度与介质的黏度成反比，介质的黏度愈大，悬浮液愈难于用沉降法分离 应用： 加酶：清饮料中添加果胶酶，使? ↓→ut↑，易于分离。 增稠：浓饮料中添加增稠剂，使? ↑→ut↓，不易分层。 加热：降低黏度，达到加快沉降速度的目的 3) 两相密度差(?p-?)： 沉降速度与两相密度差成正比，但在一定的悬浮液的沉降分离过程中，其值是难以改变的 6)干扰沉降（hindered settling）： 当非均相物系中的颗粒较多，颗粒之间相互距离较近时，颗粒沉降会受到其它颗粒的影响，这种沉降称为干扰沉降。干扰沉降速度比自由沉降的小。悬浮液的沉聚一般为干扰沉降，其浓度愈高，此种现象愈显著。 4.3 操作方式分类 间歇式操作：将悬浮液贮于容器内，经一定时间的静置，将上层澄清液引出后，卸出沉于器底的沉淀； 半连续式操作：将悬浮液以较小的流速连续流过沉降器，或以一定流速流过相当长的沉降槽，保证其颗粒有充分时间沉于器底，而器底沉淀的卸出则为间歇式； 连续式操作：如果悬浮液是连续送入沉降器．且清液和沉淀亦连续排出，则为连续式操作。 设：h0—清液层高m，V—清液容积m3，t0为沉降时间s，u0为沉降速度m/s，A0为沉降面积m2。计算生产能力qv（以清液体积计） 半连续式沉降器A0比较大，∴qv也比较大 但需考虑两个问题： （1）临界流速：已经沉积的颗粒不致被流体流动的曳力所带走的流体流动的最大速度uc 分析颗粒受力：水平方向 沉积颗粒 Fd＜F?：颗粒不被流体带走，∴Fd=F?时的uL为uc 4.3 气溶胶的重力沉降 气溶胶（gasoloid）：以气体为分散介质的非均相物系 沉降室特点：适用于分离效率要求不很高，或微粒较大较易分离的场合。 沉降室分类：立式沉降室和卧式沉降室 4.3A 立式沉降室 原理：依据风量和颗粒的沉降速度确定容器的横截面尺寸 4.3B 卧式沉降室 原理：含固体微粒的气体从沉降室一端的渐扩管进入后，由于流通截面的扩大、流速减慢，固体微粒开始沉降。最后气体经一段渐绵管从另一端出口排出。 三、 离心沉降 依靠惯性离心力的作用，使流体中的颗粒产生沉降运动，称为离心沉降。 通常，气固非均相物系的离心沉降——旋风分离器 液固悬浮物系——旋液分离器或沉降离心机 设计计算 评价旋风分离器性能的主要指标： 1.尘粒从气流中的分离效果 临界粒径 分离效率 2.气体经过旋风分离器的压强降 简化条件：①进入旋风分离器的气流严格按螺旋型路线做等速运动，其切向速度等于进口气速u1 ②颗粒向器壁沉降时，必须穿过厚度等于整个进气宽度b的气流层，才能到达壁面而被分离。 ③颗粒在滞流情况下做自由沉降，其径向沉降速度可用下式计算 先求（1）旋转半径r取平均值rm, 则气流中颗粒的（平均）离心沉降速度： 例：流量为1m3/s的20℃常压含尘气体在进入反应器之前需要尽可能除尽尘粒，已知固体颗粒密度ρp=1800kg/m3,降尘室的底面积为65m2，试求（1）理论上能够完全除去的最小颗粒直径，（2）如欲更彻底的除去尘粒，对原尘降室应如何改造？ 例：用旋风分离器组来处理上题中的尘粒，旋风分离器组由四台直径为560mm的标准旋风分离器组成。气体的处理量为2.4m3/s，试求（1）旋风分离器的分离因数（2）临界粒径（3）气体在旋风分离器中的压力损失 过滤介质: 过滤采用的多孔物质； 滤浆: 所处理的悬浮液； 滤液: 通过介质孔道所流出的液体； 滤饼或滤渣：被过滤介质截留的固体物质 ； 过滤推动力：实现过滤操作的外力，可以是重力、压强差或惯性离心力，应用最多的是滤饼上游与介质下游的压强差。 2 过滤方式过滤的操作基本