化工原理21-22学时

三、离心沉降惯性离心力实现的沉降过程24()3ppirduur离心沉降速度切向速度4()3pptdgu重力沉降速度也等于Stokes区ur与ut之比离心分离因数Kc222/ciicgFmururKFmggrg是反映离心分离设备的重要指标,一般分离器的Kc为5~2500。同一颗粒，离心力场强度与重力场强度之比：离心沉降设备---旋风分离器工作原理外圆筒内圆筒锥形筒切向入口关风器(防止空气进入)含尘气体固相净化气体外螺旋内螺旋含尘气体从切向入口进入。气体受器壁约束，由上向下作外螺旋运动。颗粒被抛向器壁，气固得以分离。分离器轴线附近区域，形成一低压气芯。在圆锥的底部附近，气流由下向上做内螺旋运动，经上部出口管排出。固相沿内壁落入灰斗适用范围：分离5~200m的颗粒结构简单、效率高；但不适用于分离粘性、腐蚀性、湿含量高的颗粒评价旋风分离器性能的指标1）临界粒径2）压强降（压力损失）24()3ppirduurbiu2,()2mmDbrnr停留时间沉降时间Stokes区：24RebD→ui9()pcpibdnu①临界粒径旋风分离器的进气口宽度旋风分离器的进口气速气流的有效旋转圈数临界粒径越小，旋风分离器的分离性能越好。能被完全分离下来的最小颗粒粒径标准旋风分离器的n=5。22iup②压强降进口速度型号不同，不同；同一结构，尺寸相似，相同离心力但压降矛盾！实际操作时，进口速度在10~25m/s之间，△P在500~2000Pa之间。230bhDdLH标准旋风分离器的。8LHb其它尺寸与D成一定比例长---增加停留时间细---增加n数并联---处理大流量标准旋风分离器：h=D/2，b=D/4，n=5，ξ=8相关应用：临界粒径、压强降的计算p100例3-3四、过滤推动力：重力压强差惯性离心力1.过滤方式√“架桥”现象1）滤饼过滤2）深层过滤3）膜过滤“助滤剂”2.过滤介质要求：具有足够的强度和小的流动阻力，具有化学稳定性，耐腐蚀性和耐热性。①织物介质(又称滤布)②堆积介质③多孔固体介质④多孔膜（1）非稳态过程（2）流动通道细小曲折、不规则（3）多为层流流动3.过滤的特点（2）细管的内表面积=颗粒床层的全部表面积。床层中不规则的通道假设成长度为l，当量直径为的一组平行细管。d4.过滤床层的简化模型：（1）细管的全部流动空间=颗粒床层的空隙容积；并且：4d床层流动空间细管的全部内表面积lL'uu与颗粒本身以及堆积状态有关u’u’ud层流时，流速可用哈根-泊谡叶公式（1-41）表示：232cdpul232cdpuL‘2'32()cdpuL2'32()ccdppuLrL反映颗粒形状、尺寸及床层的空隙率对过滤的影响，单位厚度滤饼层的阻力，单位：1/m2。滤饼的比阻滤饼的厚度过滤速度：过滤速度过滤速率单位时间通过单位过滤面积的滤液体积，单位m/s。3'22()5(1)cdVpuAdaL单位时间获得的滤液体积，单位m3/s。322()5(1)cdVApdaL5.过滤速度与滤液体积的关系'cdVpuAdrL过滤阻力过滤推动力=推力速度阻力动ccpR流过滤布和滤饼的速度相等。把滤布近似看作滤饼：压强差：mp滤布阻力：mR过滤介质的阻力'()()=cmcmecceppPPAuRRrLLrVV把过滤介质与滤饼联合起来考虑：滤饼体积令：某瞬间滤饼体积与相应的滤液体积之比，m3/m3cVV当量滤液体积代入上式，得：2()edVApdrVV滤饼不可压缩时的过滤方程式表示过滤的瞬间，过滤速率与其它因素间的关系，是过滤操作和计算的基本依据。如何提高过滤速度？提高过滤能力：1）增大过滤面积、压差和温度2）搅动，限制滤饼厚度的增长4）使用助滤剂和絮凝剂3）使用阻力小的过滤介质滤浆和过滤介质确定后，相关联的量也为常数：8.恒压过滤的计算恒压过滤时，压差为常数；2pKr令：K:过滤常数由物料特性及压差决定单位：m2/s2()edVApdrVV则：22()edVKAdVV对公式22()edVKAdVV积分，得到222eVVVKA恒压过滤方程式忽略过滤介质时：22VKA22eqqqK2qK也是过滤常数K、qe常用同一悬浮液在小型设备中实验测得。恒压过滤常数的实验测定12eqqqKK直线斜率直线截距,eKq例3.51.板框压滤机五、过滤设备1-悬浮液入口通道；2-洗涤液入口通道；3-滤液出口通道；4洗涤液出口通道板钮按照1-2-3-2-1-2-3-2……的顺序排列结构紧凑、过滤面积大、操作压强高板框过滤机的生产能力：wDT过滤时间洗涤时间辅助操作时间操作周期最大生产能力时，θD=θ+θw此时T为最佳过滤时间3600VQTm3/h3.加压叶滤机2.转筒真空过滤机4.过滤离心机