大学课件-化工原理-第3章小结

第3章流体相对颗粒床层的流动小结颗粒particle大小:等体积当量直径equivalentdiameterbasedonvolume等比表面积当量直径equivalentdiameterbasedonspecialsurfacearea形状:球形度sphericity,比表面积specificsurfacearea,颗粒群largequantitiesofparticles筛分sieving颗粒群大小，分布distributionofparticlesize,meansize1.颗粒床层的特性(1)床层空隙率voidageBBBVVVVV1(2)床层的自由截面积freeareaSSSSSSPPo1(3)床层的比表面积specialsurfacearea)1()1(aVAVAaBB(1)曳力dragforce2流体和颗粒的相对运动221uAFPD(2)曳力系数dragcoefficient对球形颗粒epepRR241，6.05.1810001epepRR，44.010210005，epRstreamline:intermediateregionturbulentflow(3)颗粒的运动情况:加速阶段、恒速阶段3沉降（单元操作）sedimentation(1)重力沉降①球形颗粒的自由沉降速度freesettling3)(4sstgdu球形颗粒：18)()(2gduStokessst公式：斯托克斯层流区:过渡区:6.0)(27.0:)(epsstgRduAllen公式阿伦湍流区:gduNewdonsst)(74.1)(公式：牛顿计算方法：试差法或判据法(避免试差)②非球形颗粒的沉降速度处理方法：可先假定为颗粒球形，然后校正。③不均匀颗粒的沉降速度④影响沉降速度的其它因素◇颗粒浓度对沉降速度的影响ttmuu◇流体表观物性的影响msm)1(t沉降时间停留时间tVbLuq由分离条件得：②颗粒分离(沉降)条件③生产能力(可处理的尘气体积流量qV)说明：生产能力由底面积chamberbottomarea、沉降速度决定,降尘室高度无关。4.重力沉降设备(1)降尘室gravityseparator①结构及工作原理5.离心沉降centrifugalsedimentation(1)离心沉降速度随颗粒旋转半径r变化rdussr)(4对球形颗粒：sPsrAmru)(2层流Stokes区18)(22rdussrrudussr18)(22或：(2)衡量离心分离性能的指标离心分离因素centrifugalseparationfactorgaKrCrgugr22KC越大，分离效能越高6.旋风分离器centrifugalseparators①结构和工作原理(标准型)②旋风分离器的性能参数◆临界粒径dccriticaldiameterscNuBd9临界粒径：◆分离效率：efficiency总效率、分级效率◆旋风分离器的阻力resistance7.流体通过固定床(fixedbed)的流动①层流232)1(150.afduLPequKozenyBlake：②湍流23)1(75.1.afduLpequPlummerBurke：③各种流型——欧根(Ergun)方程aafduduLp23232)1(75.1)1(1508.过滤filtration（1）基本概念：①工业过滤方式:深层过滤deepbedfiltration滤饼过滤cakefiltration②过滤介质要求：具有多孔性，足够的机械强度。③过滤推动力重力、离心力、压力差④滤饼的压缩性filtercake⑤助滤剂filteraids（2）过滤过程的物料衡算xxxVVvLsL)1)(1(Lss(3)过滤基本方程式1)过滤速度与过滤速率过滤速率：过滤速度：ddVsm/3AddVusm/esVVpkAddV122）过滤基本方程式（4）关于k，r和svrk01①滤饼常数※k与Δp无关②滤饼比阻specificresistance322)1(akr不可压缩滤饼:可压缩滤饼：a、ε=常数，则r与Δp无关rp，则时，sprr0③压缩指数不可压缩滤饼s=0incompressiblecake可压缩滤饼s≠0(0.2-0.8)compressiblecake9.过滤计算①恒压过滤：Δp一定，过滤阻力↑，u↓22KAV222KAVVVe)()(22eeKAVV忽略介质阻力spkK12过滤常数：Kqqqe22)()(2eeKqqKq2AVq/AVqee/说明:②恒速过滤特点：速度恒定，V均匀，要求Δp↑。sepkAVVV122恒速：sepkqqq12或：③先恒速，后恒压过滤——分段计算（注意边界条件）112121sepkAVVV恒速段：)()(2)(121212KAVVVVVe恒压段：(2)过滤常数的测定测定数据：实验条件：0rsqKee、、、、同种悬浮液，恒定压差、恒定温度不可压缩滤饼：pK可压缩滤饼：spK1(3)滤饼的洗涤常数洗涤速率：wddV)(洗涤速率洗涤液用量洗涤时间：)((4)过滤机及其生产能力①板框式压滤机filterpressesA)结构和工作原理优点：操作灵活，过滤面积大，可承受较大压力；缺点：劳动强度大，操作不连续，生产效率低。B)板框过滤机的生产能力生产能力：DwhVV▲洗涤时间τw的计算横穿洗涤法thoroughwashingEwddVddV)(41)(时，0eVC)最佳过滤周期22)81(KAVawD时，0eVDw最佳生产周期：②叶滤机pressureleaffiltera)结构和工作原理洗涤方式：置换法simplewashing)(2)()(2eEwVVKAddVddV时，0eVwwa2b)最佳操作周期22)21(KAVawD洗涤时间：时，0eVDw最佳生产周期：③回转真空过滤机rotarydrumfiltera)结构和工作原理TVVVDwhb)生产能力Vh])([360036002eehnVnnKAnVV生产能力：时，0eVKnAVh360010.固体流态化及气力输送(1)床层的流态化过程三个阶段：固定床fixedbed流化床fluidizedbed颗粒输送transport●固定床阶段阻力服从欧根方程(）fpu,●流化床(沸腾床)阶段床层压降基本恒定AmgAgLApsf//)1(