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本文由821240550贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第三章机械分离与固体流态化3.1颗粒及颗粒床层的特性3.23.33.43.5沉降过程过滤离心机固体流态化3.1颗粒及颗粒床层的特性（1）床层空隙率ε固定床层中颗粒堆积的疏密程度可用空隙率来表示，其定义如下：ε=空隙体积床层体积V?颗粒所占体积vv==1?床层体积床层体积VVε的大小反映了床层颗粒的紧密程度，ε对流体流动的阻力有极大的影响ε↓,∑hf↑。ε1。3.1颗粒及颗粒床层的特性（2）床层自由截面积分率AA0=。A流动截面积床层截面积A-颗粒所占的平均截面积AP==1?P床层截面积床层截面积AA空降率与床层自由截面积分率之间有何关系？假设床层颗粒是均匀堆积（即认为床层是各向同性的)。想象用力从床层四周往中间均匀压紧，把颗粒都压到中间直径为长为L的圆柱中（圆柱内设有空隙）。ε=1?v?D?=1?4=1??1?π2V?D?DL4πD1L222D12AP?D1?4A0=1?=1?=1???π2A?D?D4π所以对颗粒均匀堆积的床层(各向同性床层），在数值上ε=A03.1颗粒及颗粒床层的特性(3)床层比表面aB=颗粒表面积S床层体积V颗粒比表面SaB，=1a=颗粒表面积S颗粒体积V取V=的床层考虑，1m3a=SS=v1?εaB=a(1?ε)*所以此式是近似的，在忽略床层中固颗粒相互接触而彼此覆盖使裸露的颗粒表面积减少时成立。3.2颗粒的沉降3.2.1重力沉降3.2.2离心沉降3.2.1重力沉降沉降的加速段将一个表面光滑的球形颗粒置于静止的流体中，若，颗粒在重力的作用下沿重力方向作沉降运动，此时颗粒受到哪些力的作用呢？Fg=mg=π6dPρPg3Fb=π6dPρg312π212FD=ζAPρu=ζdPρu2423.2.1重力沉降根据牛顿第二定律得：∑F=Fg?Fb?FD=ma=或者：π6dPρPg?3π6dPρg?ζ3π4dP212π3duρu=dPρP26dτρ?ρdu3ζ=(P)g?ρu2dτρP4dPρPdu开始瞬间，=0，dτ最大，颗粒作加速运动。u3.2.1重力沉降沉降的等速阶段随u↑，↑↑,到某一数值ut时，式（5-16）右边等于零，此Fd时du=0，颗粒将以恒定不变的速度ut维持下降。此u称为颗粒的沉tdτ降速度或造端速度。对小颗粒，沉降的加速段很短，加速度所经历的距离也很小。因此，对小颗粒沉降的加速度可以忽略，而近似认为颗粒始终以ut下降。3.2.1重力沉降颗粒的沉降速度对球形颗粒，当du=0时，可得dτut=4dP(ρP?ρ)g3ζρdPuρ式中：ζ=φ(ReP)=φ(μ)3.2.2离心沉降对于两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系，可利用颗粒作圆周运动时的离心力以加快沉降过程。定义同一颗粒所受的离心力与重力之比为离心分离因数αFcmrω2rω2u2α====Fgmgggrrω式中u=rω为流体和颗粒的切线速度，/s；为旋转半径，m；为mrad/旋转角速度，(弧度）s。数值的大小是反映离心分离设备性能的重要指标。若α=1000，则说明同一颗粒在离心力场中受到的离心力Fc是在重力场中受到的重力Fg的1000倍，当然大大加快沉降分离过程。α3.3过滤3.3.1过滤概述（1）过滤是利用可以让液体通过而不能让固体通过的多孔介质，将悬浮液中的固、液两相加以分离的操作。（2）过滤方式①滤饼过滤②深层过滤（3）过滤介质①织物介质：即棉、毛、麻或各种合成材料制成的织物，也称为滤布。②粒状介质：细纱、木炭、碎石等。③多孔固体介质（一般要能够再生的才行）：多孔陶瓷、多孔塑料、多孔玻璃等。3.3.1过滤概述（4）助滤剂助滤剂是一种坚硬而形状不规则的小颗粒，能形成结构疏松而且几乎是不可压缩的滤饼。常用作助滤剂的物质有：硅藻土、珍珠岩、炭粉、石棉粉等。若悬浮液中颗粒过于细小将会使通道堵塞，或颗粒受压后变形较大，滤饼的孔隙率大为减小。造成过滤困难，往往加助滤剂以增加过滤速率。助滤剂的加法有两种：①直接以一定比例加到滤浆中一起过滤。若过滤的目的是回收固体物此法便不适用。②将助滤剂预先涂在滤布上，然后再进行过滤。此法称为预涂。3.3.2恒压过滤①定义：过滤操作在恒定压强差下进行。②特点：dqdV2?p1?s1?sτ↑，L↑，阻力↓，?P一定，或↓，K=2k?p=为常数dτdτμr0φ③方程描述：K（q+qe）dq=∫02q∫τ0dτ或V2+2VV=KA2τ或2（V+Ve）=KA2τ+τe）（eq2+2qqe==Kτ2（q+qe）=Kτ+τe）（若介质阻力略去不计（qe=0，Ve=0，τe=0）则q2=KτV2=KA2τ3.3.3先升压（或先恒速）后恒压过滤①定义：在压差达到恒定之前，已在其他条件（如先升压或先恒速）下过滤了一段时间τ1并获得滤液量q1，此时压差升到指定的?p，此后维持此?p不变进行恒压过滤直到终了。q②方程描述：（q+qe）dq=Kτdτ∫q12∫τ1（q2?q12）2qeq?q1）Kτ?τ1）或（V2?V12）2VeV?V1）KA2τ?τ1）+（=（+（=（若介质阻力略去不计（Ve=0，qe=0）q2?q12=K(τ?τ1)V2?V12=KA2(τ?τ1)3.3.4过滤常数的测定①K、qe（或Ve=qeA）、τe的测定τ12=q+qe在恒速条件下：qKK（在恒定过滤时q）与q2τ之间具有线性关系，直线的斜率为K，截距1为Kqe。在直角坐标上标绘得一直线，由直线斜率可求出K，由直线截距qe2，求及Ｋ可求出qe，由τe=Kτe3.3.5过滤设备1板框过滤机2叶滤机3转筒过滤机4厢式压滤机3.3.6滤饼的洗涤滤饼分为两类：rf①不可压缩滤饼。p↑，ε基本不变，不变，≠（?p）。?②可压缩滤饼。?p↑，ε↓，r↑，u↓。r=f（?p），一般服从如下的经验关系：r=r0?ps1/2式中：0——单位压强差下滤饼的比阻，即?p=1Pa时的比阻，m；rrs——滤饼的压缩系数，无因次。dq?p1=，?p1=p1?p2dτμrφq?p2dq=滤液经过介质的速率为，?p2=p2?p3dτμrφqe滤液经过过滤饼的速率为3.3.7过滤机的生产能力已知A、?p，计算Q，这是典型的操作型问题。叶滤机和板框压滤机都是典型的间歇式过滤机。其特点是：过滤、洗涤、卸饼、清洗滤布、组装等操作是依次分阶段进行的。在过滤阶段全部过滤面积都是有滤液通过（换句话说全部A都在进行过滤）。过滤阶段以外的时间虽然没有滤液得到，但仍要计入生产时间之内。即计算Q必须以一个操作周期所需的总时间∑τ为基准。一个操作周期的总时间：τ=τ+τW+τD∑V生产能力：Q=V=∑ττ+τW+τDτ在一个操作周期内，D是固定的，与产量V无关。3.3.7过滤机的生产能力τ、τW、与V有关，V↑，τ↑，τW↑。V由生产任务所定若但滤饼厚度L↑，平均过滤速率，τW↑，τD一定τ↑，V↑，QV↑的幅度小于∑τ↑的幅度，↓。ττ↓，L↓，平均过滤速率↑，W↓，但V↓，而τD一定且在一个Q周期内所占比例↑，∑τ↓幅度小于V↓的幅度，↓从上面的分析可知，对恒定过滤每一操作周期中必定存在一最佳的过滤时间τopt使Q最大。因此存在一个最佳操作周期。3.3.7过滤机的生产能力A（min为求解方便，将求Qmax问题转化为求）问题。QAτ+τW+τDτ+τW+τD==QV/Aqq2+2qqe对恒压过滤：τ=KτW=2J（q2+qqe）(若μW=μ，?pW=?p，式中KW=K）αKWτDAq+2qe2J=+（q+qe）+QKαKWq3.4离心机三足式离心机的转鼓直径一般很大，转速不高（2000r/min）,过2滤面积约为0.6~2.7m。它与其他型式的离心机相比，具有构造简单，运转周期可灵活掌握等优点，一般可用于间歇生产过程中的小批量物料的处理，尤其适用与各种盐类结晶的过滤和脱水，晶体较少受到破损。它的缺点是卸料时的劳动条件较差，转动部位位于机座下部，检修不方便。3.5固体流态化将大量固体颗粒悬浮于流动的流体之中，并在流体作用下使颗粒作翻滚运动，类似于液体的沸腾，故称这种状态为固体流态化。1