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1、考考 研研 辅辅 导导Chap3 机械分别与固体流态化机械分别与固体流态化分散相分散相分散相分散相连续相连续相连续相连续相非均相混合物非均相混合物非均相混合物非均相混合物处理对象：处理对象：处理对象：处理对象：利用分散相和连续相具有不同的物理性质（如：利用分散相和连续相具有不同的物理性质（如：利用分散相和连续相具有不同的物理性质（如：利用分散相和连续相具有不同的物理性质（如：尺寸不同、密度不同）尺寸不同、密度不同）尺寸不同、密度不同）尺寸不同、密度不同）非均相混合物非均相混合物非均相混合物非均相混合物固体颗粒的混合物固体颗粒的混合物固体颗粒的混合物固体颗粒的混合物悬浮液悬浮液悬浮液悬浮液乳浊液
2、乳浊液乳浊液乳浊液含尘气体含尘气体含尘气体含尘气体（或含雾气体）（或含雾气体）（或含雾气体）（或含雾气体）沉降、沉降、沉降、沉降、离心分别离心分别离心分别离心分别沉降沉降沉降沉降(重力、离心力重力、离心力重力、离心力重力、离心力)筛分筛分筛分筛分过滤过滤过滤过滤1考考 研研 辅辅 导导一、筛分一、筛分颗粒的特性颗粒的特性形态形态大小大小表面积表面积（一）球形颗粒（一）球形颗粒 只用只用直径直径dP 可以表征可以表征（体积）（体积）（比表面积（比表面积a）（二）非球形颗粒（二）非球形颗粒当量直径当量直径球形度球形度2考考 研研 辅辅 导导1.当量直径当量直径等体积当量直径：等体积当量直径：等表面
3、积当量直径：等表面积当量直径：等比表面积当量直径：等比表面积当量直径：2.球形度球形度3考考 研研 辅辅 导导（三）颗粒群的特性（三）颗粒群的特性留意区分频率分布曲线和累计分布曲线留意区分频率分布曲线和累计分布曲线颗粒群的直径应以比表面积相等为原则，颗粒群的直径应以比表面积相等为原则，因为固体颗粒尺寸较小，流体在颗粒层内的流因为固体颗粒尺寸较小，流体在颗粒层内的流淌为极其缓慢的爬流，无边界层分别，流淌阻力淌为极其缓慢的爬流，无边界层分别，流淌阻力主要由颗粒层内固体表面积大小确定，固体形态主要由颗粒层内固体表面积大小确定，固体形态并不重要。（华东并不重要。（华东99，05）4考考 研研 辅辅 导
4、导二、沉降分别二、沉降分别借助重力或离心力的作用，利用分散相与连续的密度借助重力或离心力的作用，利用分散相与连续的密度差异使之发生相对运动而分别非均相混合物的过程差异使之发生相对运动而分别非均相混合物的过程（其即为重力沉降和离心沉降的理论依据，华南（其即为重力沉降和离心沉降的理论依据，华南07）重力沉降重力沉降离心沉降离心沉降（一）重力沉降（一）重力沉降自由沉降：颗粒间不发生碰撞或接触等相互影响且自由沉降：颗粒间不发生碰撞或接触等相互影响且忽视容器壁等外界影响的沉降过程。忽视容器壁等外界影响的沉降过程。颗粒沉降时分为颗粒沉降时分为加速运动阶段加速运动阶段和和等速运动阶段等速运动阶段 等速运动阶
5、段的速度等速运动阶段的速度uo即为即为沉降速度、终端速度沉降速度、终端速度 5考考 研研 辅辅 导导 沉降速度是指沉降速度是指 阶段颗粒相对于流体的阶段颗粒相对于流体的运动速度。运动速度。等速运动等速运动沉降速度本质是流体与颗粒的沉降速度本质是流体与颗粒的相对运动相对运动速度，与颗粒速度，与颗粒性质和流体性质有关，而性质和流体性质有关，而与流体速度无关与流体速度无关。若流体静止，则沉降速度即为颗粒确定速度。若流体静止，则沉降速度即为颗粒确定速度。若流体以若流体以u向上运动，则颗粒确定速度为向上运动，则颗粒确定速度为u0-u若若uu0，则颗粒被带出。则颗粒被带出。1.沉降速度的表达式沉降速度的表
6、达式依据重力依据重力-浮力浮力=阻力阻力6考考 研研 辅辅 导导2.阻力系数阻力系数 （曳力系数）（曳力系数）因次分析法因次分析法对光滑圆球对光滑圆球(1)层流区层流区(Reo2)：斯托克斯区斯托克斯区斯托克斯公式斯托克斯公式7考考 研研 辅辅 导导(2)过渡区过渡区(Reo=2500)：阿仑区阿仑区阿仑公阿仑公式式(3)湍流区湍流区(Reo=5002105)：牛顿区牛顿区=0.44 牛顿公式牛顿公式 8考考 研研 辅辅 导导(4)Reo2105后，后，在在Reo=(310)105范围内可近似取范围内可近似取=0.1，结论：结论：（1）温度（粘度）影响：）温度（粘度）影响：层流区：层流区：过渡
7、区：过渡区：湍流区：湍流区：随随Reo增加，液体粘度对沉降速度影响减小。增加，液体粘度对沉降速度影响减小。气体：气体：温度上升沉降速度减小；温度上升沉降速度减小；液体：液体：温度上升沉降速度增加。温度上升沉降速度增加。9考考 研研 辅辅 导导 通通常常悬悬浮浮液液的的分分别别宜宜在在（）下下进进行行，气气体体的的净净制制宜在（宜在（）下进行）下进行A 高温高温 B 低温低温 C 常温常温 D 无法确定无法确定 为为什什么么工工业业上上气气体体的的除除尘尘常常放放在在冷冷却却后后进进行行？而而悬悬浮浮液的过滤分别中，滤浆却不宜在冷却后才进行过滤？液的过滤分别中，滤浆却不宜在冷却后才进行过滤？气气
8、体体的的除除尘尘常常在在层层流流区区，沉沉降降速速度度与与粘粘度度成成反反比比，对对于于大大多多数数气气体体，粘粘度度随随温温度度的的降降低低而而下下降降，所所以以除除尘尘在在冷却后进行可提高沉降速度；冷却后进行可提高沉降速度；由由过过滤滤速速率率表表达达式式知知，粘粘度度增增大大使使过过滤滤速速率率降降低低。当当悬悬浮浮液液温温度度降降低低时时，液液体体粘粘度度增增大大，降降低低过过滤滤速速率率，所所以不宜在冷却后进行。以不宜在冷却后进行。AB10考考 研研 辅辅 导导计算中非球形颗粒的直径取计算中非球形颗粒的直径取等体积当量直径等体积当量直径（2）直径影响：）直径影响：层流区：层流区：过渡
9、区：过渡区：湍流区：湍流区：随随Reo增加，颗粒直径对沉降速度影响减小。增加，颗粒直径对沉降速度影响减小。对非球形颗粒对非球形颗粒相相同同条条件件下下球球形形颗颗粒粒沉沉降降时时的的阻阻力力最最小小，沉沉降降速速度度最大。最大。11考考 研研 辅辅 导导且且在在斯斯托托克克斯斯区区时时，颗颗粒粒的的形形态态系系数数对对沉沉降降速速度度的的影响最大。影响最大。3.沉降速度的计算沉降速度的计算（1）试差法）试差法假设沉降属于层流区假设沉降属于层流区 u0 Re0 Re02 u0为所求为所求Re02 阿仑公式阿仑公式求u0判断判断公式适公式适用用为止为止（2）无因次）无因次K判别流型法判别流型法12
10、考考 研研 辅辅 导导层流区层流区过渡区过渡区湍流区湍流区4.影响沉降速度的因素影响沉降速度的因素 包包括括：颗颗粒粒的的因因素素，包包括括尺尺寸寸、形形态态、密密度度、是是否否变变形形等等；介介质质的的因因素素，包包括括流流体体的的状状态态（气气体体还还是是液液体体）、密密度度、粘粘度度等等；环环境境因因素素，包包括括温温度度（影影响响密密度度、粘粘度度）、压压力力、颗颗粒粒的的浓浓度度（浓浓度度达达到到确确定定程程度度时时发发生干扰沉降等）；设备因素，体现为壁面效应。生干扰沉降等）；设备因素，体现为壁面效应。13考考 研研 辅辅 导导由于干扰作用，实际沉降速度小于自由沉降速度。由于干扰作用
11、，实际沉降速度小于自由沉降速度。v 干扰沉降干扰沉降 由于壁面效应，实际沉降速度小于自由沉降速度。由于壁面效应，实际沉降速度小于自由沉降速度。v 壁面效应（端效应）壁面效应（端效应）v 非球形颗粒的沉降非球形颗粒的沉降 球形度越小，沉降速度越小。球形度越小，沉降速度越小。影影响响沉沉降降速速度度的的因因素素如如下下：颗颗粒粒的的因因素素、介介质质的的因因素素、环环境境因素、设备因素。就颗粒的因素而言有以下因素、设备因素。就颗粒的因素而言有以下 、等。等。形态形态密度密度是否变形是否变形尺寸尺寸14考考 研研 辅辅 导导v 分子运动分子运动 颗粒直径过小时，沉降将受到分子热运动的影响。颗粒直径过
12、小时，沉降将受到分子热运动的影响。v 液滴或气泡的运动液滴或气泡的运动与刚性固体颗粒的区分：与刚性固体颗粒的区分：A 液滴或气泡在曳力和压力作用下产生变形，使液滴或气泡在曳力和压力作用下产生变形，使 曳力增大；曳力增大；B 液滴、气泡内部的流体产生环流流淌，降低了相液滴、气泡内部的流体产生环流流淌，降低了相 界面上的相对速度，使曳力减小。界面上的相对速度，使曳力减小。自由沉降速度不适用于特别微小颗粒自由沉降速度不适用于特别微小颗粒 （如（如0.5m0.5m）的沉降计算）的沉降计算15考考 研研 辅辅 导导小液滴行为与刚球相像；小液滴行为与刚球相像；稍大液滴内部形成环流使终端速度大于刚球；稍大液
13、滴内部形成环流使终端速度大于刚球；滴径接着增大，液滴明显变形，终端速度小于刚球；滴径接着增大，液滴明显变形，终端速度小于刚球；滴径大于某临界值时，液滴不停摇摆，终端速度随直径滴径大于某临界值时，液滴不停摇摆，终端速度随直径的增加有所降低。的增加有所降低。【例题】【例题】假设一液滴与一固体球的体积和密度都相同，并且在同一流假设一液滴与一固体球的体积和密度都相同，并且在同一流体中自由沉降，则下列哪种液滴受到的曳力小于流体对固体体中自由沉降，则下列哪种液滴受到的曳力小于流体对固体球的曳力（球的曳力（）中科院）中科院07A 刚性小液滴；刚性小液滴；B 有内部环流的球形液滴；有内部环流的球形液滴；C 曲
14、折运动的椭球形液滴；曲折运动的椭球形液滴；D 上述上述3中液滴受到的曳力均大于固体球。中液滴受到的曳力均大于固体球。B16考考 研研 辅辅 导导依据重力场中层流沉降原理，设计一简易装置依据重力场中层流沉降原理，设计一简易装置测量牛顿型流体的粘度，并写出基本关系式和测量牛顿型流体的粘度，并写出基本关系式和须要测取的参数。须要测取的参数。试验：试验：测量液体粘度的简易方法是在玻璃容器中用落测量液体粘度的简易方法是在玻璃容器中用落球法测定，即在玻璃容器中倒入已知密度球法测定，即在玻璃容器中倒入已知密度的的液体，用已知直径液体，用已知直径d d和密度和密度ss的球体在液体内的球体在液体内着陆，测定确定
15、时间间隔着陆，测定确定时间间隔内球体着陆的高度内球体着陆的高度h h，便可求得液体的粘度，即，便可求得液体的粘度，即17考考 研研 辅辅 导导需测取的参数：需测取的参数：选择球体直径和密度时，确定要保证沉降在层流选择球体直径和密度时，确定要保证沉降在层流区，测定要在定态沉降下进行，并消退器壁对沉降过区，测定要在定态沉降下进行，并消退器壁对沉降过程的影响。程的影响。18考考 研研 辅辅 导导（二）重力沉降分别设备（二）重力沉降分别设备1.降尘室降尘室降尘室降尘室气固体系气固体系沉降槽沉降槽液固体系液固体系分别气体中尘粒的重力沉降设备。分别气体中尘粒的重力沉降设备。特点：特点：结构简洁，结构简洁，
16、但设备浩大、效率低，但设备浩大、效率低，只适用于分别粗颗粒只适用于分别粗颗粒-直径直径75 m以上的颗粒，以上的颗粒，或作为预分别设备。或作为预分别设备。颗粒分别出来的条件：气体在降尘室的停留时间不颗粒分别出来的条件：气体在降尘室的停留时间不小于颗粒所需的沉降时间小于颗粒所需的沉降时间19考考 研研 辅辅 导导降尘室的处理量降尘室的处理量接受接受n块隔板，块隔板，生产实力可提高至原来的（生产实力可提高至原来的（n+1）倍。）倍。要想使某一粒度的颗粒在降尘室中被要想使某一粒度的颗粒在降尘室中被100%除去，除去，理论上降尘室生产实力只与沉降面积及颗粒沉降理论上降尘室生产实力只与沉降面积及颗粒沉降
17、速度有关，而与降尘室高度无关，所以降尘室设计成速度有关，而与降尘室高度无关，所以降尘室设计成扁平型，且可为多层。扁平型，且可为多层。20考考 研研 辅辅 导导能够被能够被100%除去的最小颗粒直径除去的最小颗粒直径斯托克斯区斯托克斯区自由沉降自由沉降留意核算！留意核算！颗粒在降尘室中的沉降高度与降尘室高度之比等颗粒在降尘室中的沉降高度与降尘室高度之比等于该尺寸颗粒被分别下来的百分率于该尺寸颗粒被分别下来的百分率21考考 研研 辅辅 导导【例题】【例题】1.将降尘室用隔板分层后，若将降尘室用隔板分层后，若100%除去的最小颗粒直径不变，除去的最小颗粒直径不变，则沉降速度则沉降速度 ，生产实力，生
18、产实力 ，沉降时间，沉降时间 。增大增大不变不变减小减小2.若生产实力不变，则分层后去除的最小颗粒直径若生产实力不变，则分层后去除的最小颗粒直径 。减小减小3.若降尘室结构不变，而气体流量增加，则若降尘室结构不变，而气体流量增加，则100%去除的颗粒去除的颗粒 直径直径 ，除尘效率，除尘效率 。增大增大降低降低4.某降尘室有三层隔板，该气流匀整分布并为层流流淌，颗粒某降尘室有三层隔板，该气流匀整分布并为层流流淌，颗粒 沉降处于斯托克斯区，已知理论上能沉降处于斯托克斯区，已知理论上能100%除去的颗粒直径为除去的颗粒直径为 60m，则能，则能90%去除的颗粒直径为去除的颗粒直径为 m。22考考
19、研研 辅辅 导导5.因某种缘由使进入降尘室的含尘气体温度上升，若气体质量因某种缘由使进入降尘室的含尘气体温度上升，若气体质量 流量不变，含尘状况不变，降尘室出口气体含量将流量不变，含尘状况不变，降尘室出口气体含量将 。增加增加缘由：缘由：（1）质量流量不变，温度上升，密度减小，体积流量增加，）质量流量不变，温度上升，密度减小，体积流量增加，除尘效率下降；除尘效率下降；（2）温度上升，粘度增大，某始终径颗粒的沉降速度下降，）温度上升，粘度增大，某始终径颗粒的沉降速度下降，沉降时间延长，除尘效率下降。沉降时间延长，除尘效率下降。23考考 研研 辅辅 导导2.沉降槽沉降槽（增稠器）（增稠器）沉降槽具
20、有沉降槽具有澄清液体澄清液体和和增浓悬浮液增浓悬浮液的双重功能。的双重功能。为了获得澄清液体，沉降槽必需具有足够大的横为了获得澄清液体，沉降槽必需具有足够大的横截面积，以保证任何瞬间液体向上的速度小于颗粒截面积，以保证任何瞬间液体向上的速度小于颗粒的沉降速度，为把沉渣增浓到指定程度，要求颗粒的沉降速度，为把沉渣增浓到指定程度，要求颗粒有足够的停留时间。有足够的停留时间。生产实力，由截面积确定，与其高度无关。生产实力，由截面积确定，与其高度无关。强化沉降槽操作：强化沉降槽操作：ut:加少量电解质加少量电解质絮凝现象；絮凝现象；加热加热ut。24考考 研研 辅辅 导导（三）离心沉降原理（三）离心沉
21、降原理依靠依靠惯性离心力惯性离心力的作用而实现的沉降过程的作用而实现的沉降过程v 离心加速度离心加速度ar=2r=ut2/r 不是常量不是常量v 颗粒运动半径不断变更，所以离心沉降速度总是颗粒运动半径不断变更，所以离心沉降速度总是v 变更，加速度很小时可近似作为匀速沉降处理。变更，加速度很小时可近似作为匀速沉降处理。1.沉降速度沉降速度v 颗粒的真实运动速度是颗粒的真实运动速度是 ur与与 ut 的的合速度合速度。25考考 研研 辅辅 导导Re0=dur/2 层流区层流区反映离心分别设备性能的重要指标反映离心分别设备性能的重要指标 接受离心沉降时，可加快沉降过程接受离心沉降时，可加快沉降过程
22、v 离心分别因数离心分别因数s-较小、较小、d小的非均相系，用离心沉降。小的非均相系，用离心沉降。离心加速度与重力加速度之比离心加速度与重力加速度之比26考考 研研 辅辅 导导（四）离心沉降分别设备（四）离心沉降分别设备旋风分别器旋风分别器气固体系气固体系旋液分别器旋液分别器液固体系液固体系1.旋风分别器旋风分别器若用降尘室和旋风分别器去除气体中灰尘，降尘室应放在旋风若用降尘室和旋风分别器去除气体中灰尘，降尘室应放在旋风分别器之前，旋风分别器之后可装袋式过滤机或湿式除尘器。分别器之前，旋风分别器之后可装袋式过滤机或湿式除尘器。（1）处理量：）处理量：Vs=uiBA 标准式旋风分别器：标准式旋风
23、分别器：A=D/2 B=D/4可计算壳内径可计算壳内径不用于粘性，含湿高，腐蚀介质不用于粘性，含湿高，腐蚀介质27考考 研研 辅辅 导导（2）评价旋风分别器性能的两个主要指标：）评价旋风分别器性能的两个主要指标：分别性能：分别性能：压力降：压力降：A 临界粒径临界粒径dc能被旋风分别器完全去除能被旋风分别器完全去除(100%)的最小颗粒的直径。的最小颗粒的直径。简化建模简化建模推导推导旋风分别器的性能参数：临界粒径、分别效率、旋风分别器的性能参数：临界粒径、分别效率、压力降压力降28考考 研研 辅辅 导导三点假设三点假设:（1）颗粒与气体在旋风分别器内的切线速度）颗粒与气体在旋风分别器内的切线
24、速度ut恒定，且等于恒定，且等于 进口处的气速进口处的气速ui；（2）颗粒沉降过程中穿过的气流的最大厚度等于进气口宽度颗粒沉降过程中穿过的气流的最大厚度等于进气口宽度B；（3）颗粒与气流的相对运动为层流。颗粒与气流的相对运动为层流。dc随随B而而分别效率随分别器尺寸分别效率随分别器尺寸而而当气体处理量大时，常将若干个小型的旋风筒并联运用，当气体处理量大时，常将若干个小型的旋风筒并联运用，以维持较高的除尘效率以维持较高的除尘效率Ndc瘦长形有利瘦长形有利uidcs dc29考考 研研 辅辅 导导B 分别效率分别效率总效率总效率o 进进入入旋旋风风分分别别器器的的全全部部粉粉尘尘中中被被分分别别下
25、下来来的粉尘的质量分率的粉尘的质量分率 粒级效率粒级效率i 进进入入旋旋风风分分别别器器的的粒粒径径为为di的的颗颗粒粒被被分分别别下下来来的质量分率的质量分率 o与与i的关系：的关系：理论粒级效率理论粒级效率 30考考 研研 辅辅 导导分割粒径分割粒径d50:粒级效率为粒级效率为50%的颗粒直径的颗粒直径提高分别效率的措施提高分别效率的措施缩小旋风分别器的直径缩小旋风分别器的直径接受较大的进口气速接受较大的进口气速延长锥体部分的高度延长锥体部分的高度并联操作并联操作削减粉粒重新卷起削减粉粒重新卷起-扩散式旋风分别器扩散式旋风分别器选用依据：选用依据：气体处理量、气体处理量、可容许的压降可容许
26、的压降要求的分别效率要求的分别效率31考考 研研 辅辅 导导2.旋液分别器旋液分别器 由由于于固固、液液密密度度差差小小，直直径径小小、锥锥形形部部分分长长，以以削减沉降时间，延长停留时间。削减沉降时间，延长停留时间。3.离心机离心机由设备本身的旋转产生离心力；由设备本身的旋转产生离心力；离离心心机机转转鼓鼓的的直直径径或或转转速速越越大大，离离心心力力越越大大，对分别越有利。对分别越有利。依据分别方式（或功能），离心机可分为依据分别方式（或功能），离心机可分为_、_和和_三种基本类型；而据分别因数的大三种基本类型；而据分别因数的大小，离心机可分为小，离心机可分为_、_和和_。沉降式沉降式过滤
27、式过滤式分别式分别式常速常速高速高速超速超速32考考 研研 辅辅 导导三、过滤：三、过滤：两种过滤方式两种过滤方式（1 1）深层过滤）深层过滤（2）滤饼过滤）滤饼过滤以某种以某种多孔物质多孔物质为介质为介质处理悬浮液处理悬浮液的操作的操作真正发挥截留颗粒作用的主要是真正发挥截留颗粒作用的主要是滤饼层滤饼层而非过滤介质而非过滤介质 分清过滤介质、滤浆、滤液、滤饼（滤渣）、助滤剂分清过滤介质、滤浆、滤液、滤饼（滤渣）、助滤剂重力、压力差或惯性离心力重力、压力差或惯性离心力 过滤操作的外力：过滤操作的外力：过滤操作的外力：过滤操作的外力：加助滤剂的目的是在滤饼中形成骨架，加助滤剂的目的是在滤饼中形成
28、骨架，使滤饼疏松且使滤饼疏松且孔隙率加大孔隙率加大，滤液得以畅流。，滤液得以畅流。（一）过滤的基本概念（一）过滤的基本概念33考考 研研 辅辅 导导过滤介质上面的小孔中堵塞了一部分直径小于介质上过滤介质上面的小孔中堵塞了一部分直径小于介质上面滤孔直径的小颗粒，这就是架桥现象，当架桥现象面滤孔直径的小颗粒，这就是架桥现象，当架桥现象发生了以后，即使是直径小于孔道直径的颗粒也可被发生了以后，即使是直径小于孔道直径的颗粒也可被过滤。过滤。架桥现象架桥现象：华东理工华东理工01年年（二）过滤过程的基本理论（二）过滤过程的基本理论1.物料衡算（有时在计算时涉及）物料衡算（有时在计算时涉及）滤浆质量滤浆质
29、量滤液质量滤液质量滤饼质量滤饼质量滤饼中固体颗粒质量滤饼中固体颗粒质量空隙中所含滤液质量空隙中所含滤液质量34考考 研研 辅辅 导导假定在滤浆与滤饼中，液相与固相各自所占的体积分别假定在滤浆与滤饼中，液相与固相各自所占的体积分别与其单独存在时的体积相同，且滤液中不含固相，试证与其单独存在时的体积相同，且滤液中不含固相，试证明明过滤累积滤液量；过滤累积滤液量；过滤累积所得滤饼量；过滤累积所得滤饼量；滤浆中固体颗粒质量分数；滤浆中固体颗粒质量分数；滤饼空隙率；滤饼空隙率；滤液密度；滤液密度；颗粒密度；颗粒密度；滤饼表观密度。滤饼表观密度。35考考 研研 辅辅 导导滤液质量：滤液质量：滤饼质量：滤饼
30、质量：滤饼中固体质量：滤饼中固体质量：对固体进行质量衡算：对固体进行质量衡算：从而：从而：36考考 研研 辅辅 导导又又若已知滤浆中含固相若已知滤浆中含固相0.15（质量分数），滤饼中含水（质量分数），滤饼中含水0.5（体积分数），颗粒密度为（体积分数），颗粒密度为1500kg/m3，滤液密度为，滤液密度为1000kg/m3，求过滤，求过滤10m3滤浆所得滤饼质量。滤浆所得滤饼质量。37考考 研研 辅辅 导导若已知滤浆的体积分数若已知滤浆的体积分数则：则：陈敏恒教材陈敏恒教材P13138考考 研研 辅辅 导导2.过滤基本方程过滤基本方程单位时间通过单位过滤面积的滤液体积单位时间通过单位过滤面积
31、的滤液体积（1）过滤速度过滤速度留意和过滤速率区分（天大教材明确区分）留意和过滤速率区分（天大教材明确区分）单位时间获得的滤液体积单位时间获得的滤液体积过滤速率过滤速率39考考 研研 辅辅 导导（2）过滤基本方程）过滤基本方程利用简化模型推导利用简化模型推导数学模型法的步骤：数学模型法的步骤：（1）将困难的真实过程本身简化成易于用数学方程式）将困难的真实过程本身简化成易于用数学方程式 描述的物理模型；描述的物理模型；（2）对所得的物理模型进行数学描述即）对所得的物理模型进行数学描述即建立数学模型建立数学模型；（3）通过试验对数学模型的合理性进行检验并测定模型）通过试验对数学模型的合理性进行检验
32、并测定模型 参数。参数。40考考 研研 辅辅 导导数学模型法与因次分析法的主要区分：数学模型法与因次分析法的主要区分：因次分析法是通过对探讨对象的主要影响因素的列因次分析法是通过对探讨对象的主要影响因素的列举与举与分析，并接受析因试验依据因次一样性原则确定出各分析，并接受析因试验依据因次一样性原则确定出各个个参数变量的影响程度。由于因次分析法只须要考察探参数变量的影响程度。由于因次分析法只须要考察探讨讨对象的主要宏观影响因素，无需驾驭具体工作的微观对象的主要宏观影响因素，无需驾驭具体工作的微观细细节过程，因次适于一些困难体系的工业过程探讨和探节过程，因次适于一些困难体系的工业过程探讨和探讨。讨
33、。数学模型法基于对探讨工作的系统驾驭，依据理论分析数学模型法基于对探讨工作的系统驾驭，依据理论分析将困难的实际过程简化后，用具体的数学模型方程进行将困难的实际过程简化后，用具体的数学模型方程进行描述并建立数学模型，之后通过试验测定出相关模型参数描述并建立数学模型，之后通过试验测定出相关模型参数并进行模拟精度检验。数学模型法虽然对过程的描述较为并进行模拟精度检验。数学模型法虽然对过程的描述较为转却，但须要对探讨对象及过程有较深的理解。转却，但须要对探讨对象及过程有较深的理解。41考考 研研 辅辅 导导 过过滤滤基基本本方方程程式式推推导导的的基基本本依依据据是是滤滤液液在在滤滤饼饼层层中作层流流
34、淌。中作层流流淌。过滤速度过滤速度过滤速率的影响因素：过滤速率的影响因素：42考考 研研 辅辅 导导依据过滤速率方程式分析强化过滤操作的途径。天大依据过滤速率方程式分析强化过滤操作的途径。天大03（1）提高过滤推动力）提高过滤推动力p（s1）；）；（2）接受助滤剂或其他物理方法变更滤饼结构，降低）接受助滤剂或其他物理方法变更滤饼结构，降低 滤饼阻力，以减小滤饼阻力，以减小r0和和s；（3）将料浆适当升温，降低滤液粘度；）将料浆适当升温，降低滤液粘度；（4）选择阻力较低的过滤介质，定期清洗或更换滤布，）选择阻力较低的过滤介质，定期清洗或更换滤布，以减小以减小Ve或或Le；（5）合理选择每批操作的
35、滤饼厚度）合理选择每批操作的滤饼厚度L；（6）变更颗粒聚集状态；）变更颗粒聚集状态；（7）动态过滤（陈敏恒教材）。）动态过滤（陈敏恒教材）。43考考 研研 辅辅 导导-过滤基本方程过滤基本方程过滤常数过滤常数过滤常数有哪两个过滤常数有哪两个?各与哪些因素有关各与哪些因素有关?什么条件下才为常数什么条件下才为常数?答：答：K、qe为过滤常数。为过滤常数。K 与滤饼性质（与滤饼性质（s、a）、滤浆性质（）、滤浆性质（c、）、推动力）、推动力 （p）有关；）有关；qe 与过滤介质的性质有关。与过滤介质的性质有关。恒压下才为常数。恒压下才为常数。44考考 研研 辅辅 导导3.恒压过滤方程式恒压过滤方程
36、式特点：特点：K为常数为常数,阻力渐渐增加，过滤速率渐渐减小阻力渐渐增加，过滤速率渐渐减小或或或或与虚拟滤液体积相对应的虚拟过滤时间与虚拟滤液体积相对应的虚拟过滤时间若过滤介质阻力可忽视不计，则若过滤介质阻力可忽视不计，则 或或45考考 研研 辅辅 导导当介质阻力忽视不计，且滤饼不行压缩时，当介质阻力忽视不计，且滤饼不行压缩时，滤液量：滤液量：过滤速率：过滤速率：过滤速度：过滤速度：46考考 研研 辅辅 导导例：例：对于恒压过滤，如滤饼不行压缩，介质阻力可忽对于恒压过滤，如滤饼不行压缩，介质阻力可忽视，若其它条件不变时（视，若其它条件不变时（1）当表压加倍时，则过滤）当表压加倍时，则过滤量为原
37、来的量为原来的 倍，（倍，（2）当过滤面积增大一倍时，）当过滤面积增大一倍时，过滤量为原来的过滤量为原来的 倍。（太原理工倍。（太原理工08）21.414 对恒压过滤，如滤饼不行压缩，介质阻力可以忽视时：（1）过滤量增大一倍，则过滤速率为原来的（）；（2）当过滤面积增大一倍时，则过滤速率增大为原来的（）倍。（华南理工06年）0.5247考考 研研 辅辅 导导过滤常数的测定：过滤常数的测定：简要回答在恒压过滤试验中，如何测定过滤常数简要回答在恒压过滤试验中，如何测定过滤常数K及及滤布阻力滤布阻力qe、e（大连理工（大连理工2001）恒压时：恒压时：48考考 研研 辅辅 导导求出压缩指数求出压缩指
38、数s 49考考 研研 辅辅 导导若过滤介质阻力可忽视不计，则若过滤介质阻力可忽视不计，则 或或或或4.恒速过滤方程式恒速过滤方程式特点：特点：速率为常数，速率为常数，K特别数特别数,随着阻力增加需渐渐随着阻力增加需渐渐增大压力增大压力50考考 研研 辅辅 导导5.先恒速再恒压过滤先恒速再恒压过滤工业上为什么常接受先恒速后恒压过滤？工业上为什么常接受先恒速后恒压过滤？工业过滤过程大多是通过压滤方式进行的，在压工业过滤过程大多是通过压滤方式进行的，在压滤初期，由于滤饼层尚未形成，因此主要依靠过滤介滤初期，由于滤饼层尚未形成，因此主要依靠过滤介质进行过滤操作，假如接受先恒压过滤的方法，必定质进行过滤
39、操作，假如接受先恒压过滤的方法，必定会因初期过滤的压差过大而使过滤介质堵塞或破损，会因初期过滤的压差过大而使过滤介质堵塞或破损，因此用先恒速的方法渐渐增大压力，在过滤过程加压因此用先恒速的方法渐渐增大压力，在过滤过程加压至定值前形成确定厚度的滤饼层，这样就能达到爱护至定值前形成确定厚度的滤饼层，这样就能达到爱护过滤介质，完成过滤任务和要求。过滤介质，完成过滤任务和要求。51考考 研研 辅辅 导导若滤饼不行压缩，试绘图定性表示恒压、恒速过滤若滤饼不行压缩，试绘图定性表示恒压、恒速过滤操作时操作时 关系关系恒压过滤：恒压过滤：pK52考考 研研 辅辅 导导q恒速过滤：恒速过滤：q53考考 研研 辅
40、辅 导导K又又p54考考 研研 辅辅 导导6.滤饼洗涤滤饼洗涤洗涤目的：洗涤目的：回收滞留在颗粒缝隙间的滤液；回收滞留在颗粒缝隙间的滤液；净化构成滤饼的颗粒。净化构成滤饼的颗粒。特点：特点：洗涤时阻力不变，洗涤速度为常数洗涤时阻力不变，洗涤速度为常数洗涤速度：洗涤速度：（1）洗涤速度与过滤终了速度间的关系洗涤速度与过滤终了速度间的关系 若推动力相同，则：若推动力相同，则：55考考 研研 辅辅 导导其中：其中：（2）洗涤时间洗涤时间w 洗涤液量洗涤液量当洗水粘度、洗水压强差与滤液粘度、滤液压强差有当洗水粘度、洗水压强差与滤液粘度、滤液压强差有明显差别时明显差别时56考考 研研 辅辅 导导过滤过滤
41、设备设备（三）过滤设备及过滤计算（三）过滤设备及过滤计算1.板框压滤机板框压滤机多块滤板（洗涤板和非洗涤板）和滤框交替排列组成多块滤板（洗涤板和非洗涤板）和滤框交替排列组成 BMS20/635-25 B：板框板框压滤压滤机；机；M：明流；明流；S：手：手动压紧动压紧；20：过滤过滤面面积积，m2；635：框内：框内边长边长，mm；25：框厚，：框厚，mm滤板数滤板数=滤框数滤框数+157考考 研研 辅辅 导导一个操作循环：一个操作循环：过滤、过滤、间歇式间歇式特点：特点：Lw=2L洗涤、洗涤、卸渣、卸渣、整理重装整理重装Aw=1/2A横穿洗涤横穿洗涤洗涤液穿过洗涤液穿过2层滤布及层滤布及2个滤
42、框厚度的滤渣，流经长度个滤框厚度的滤渣，流经长度约为过滤终了滤液流淌路程的约为过滤终了滤液流淌路程的2倍，洗涤液流通面积为倍，洗涤液流通面积为过滤面积的过滤面积的1/2倍。倍。A=框宽框宽框长框长框数框数2 Vc=框宽框宽框长框长框厚框厚框数框数若题中给出实际过滤面积和过滤容积，则以实际若题中给出实际过滤面积和过滤容积，则以实际值为准值为准 滤液体积滤液体积V=Vc/c58考考 研研 辅辅 导导操作周期：操作周期：其中：其中：59考考 研研 辅辅 导导2.叶滤机叶滤机间歇式间歇式一个操作循环：一个操作循环：过滤、洗涤、卸渣、整理重装过滤、洗涤、卸渣、整理重装 特点：特点：置换洗涤置换洗涤 Lw
43、=L Aw=A3.转筒真空过滤机转筒真空过滤机一个操作循环：一个操作循环：过滤、过滤、洗涤、洗涤、吹松、吹松、刮渣刮渣特点：特点：连续式连续式置换洗涤置换洗涤 Lw=LAw=A60考考 研研 辅辅 导导生产实力：生产实力：单位时间内获得的滤液量或滤饼量单位时间内获得的滤液量或滤饼量。操作周期：操作周期：旋转一周所经验的时间旋转一周所经验的时间4.过滤机的生产实力过滤机的生产实力（1）间歇过滤机的生产实力）间歇过滤机的生产实力61考考 研研 辅辅 导导由由其中：其中：假设：假设：62考考 研研 辅辅 导导则：则：达到最大生产实力时，达到最大生产实力时，63考考 研研 辅辅 导导板框压滤机：板框压
44、滤机：叶滤机：叶滤机：64考考 研研 辅辅 导导介质阻力可忽视时：介质阻力可忽视时：最佳操作周期最佳操作周期涉及间歇过滤机的最大生产实力计算时，关键涉及间歇过滤机的最大生产实力计算时，关键找到找到Q与与V（q）的关系，令）的关系，令例：例：1.间歇操作恒压过滤机为获得最大生产实力，若介质间歇操作恒压过滤机为获得最大生产实力，若介质阻力忽视不计，则过滤时间与拆装重整时间的关系为：阻力忽视不计，则过滤时间与拆装重整时间的关系为：65考考 研研 辅辅 导导2.某板框压滤机，恒压过滤某板框压滤机，恒压过滤1小时得到滤液小时得到滤液10m3，停止，停止过滤用过滤用2m3清水横穿洗涤（清水粘度与滤液粘度相
45、同），清水横穿洗涤（清水粘度与滤液粘度相同），为得到最大生产实力，协助时间应限制在（为得到最大生产实力，协助时间应限制在（）小时。）小时。大连理工大连理工01 or66考考 研研 辅辅 导导3.叶滤机在等压条件下操作，其累积滤液量与过滤时叶滤机在等压条件下操作，其累积滤液量与过滤时间的关系为间的关系为 ，而单位过滤面积的生产能力，而单位过滤面积的生产能力与累积滤液量间的关系为与累积滤液量间的关系为 ，则最佳，则最佳过滤时间为过滤时间为 s。由由67考考 研研 辅辅 导导4.若洗涤时间和协助时间为定值（天大参考书）若洗涤时间和协助时间为定值（天大参考书）令令若介质阻力可忽视若介质阻力可忽视不能死
46、记硬背，关键不能死记硬背，关键找到找到Q与与V（q）的）的关系，关系，令令68考考 研研 辅辅 导导（2）连续过滤机的生产实力）连续过滤机的生产实力其中：其中：若介质阻力忽视不计，则若介质阻力忽视不计，则 69考考 研研 辅辅 导导转速高的优点：转速高的优点：其中：其中：A=DL生产实力大；生产实力大；缺点：缺点：每一周期过滤时间缩短，滤饼太薄，难于每一周期过滤时间缩短，滤饼太薄，难于卸除，也不利于洗涤，且功率消耗大。卸除，也不利于洗涤，且功率消耗大。70考考 研研 辅辅 导导借助流体流淌的作用，使固体颗粒悬浮在流体中或借助流体流淌的作用，使固体颗粒悬浮在流体中或随流体一起流淌的过程。随流体一
47、起流淌的过程。可强化传热、传质和化学反应。可强化传热、传质和化学反应。（一）流态化三阶段：（一）流态化三阶段：四、固体流态化四、固体流态化固定床阶段：固定床阶段：流化床阶段：流化床阶段：流体的真实速度流体的真实速度 u1 颗粒的沉降速度颗粒的沉降速度u0颗粒保持静止不动颗粒保持静止不动流化床阶段颗粒悬浮在流体中自由运动，床层高度随流化床阶段颗粒悬浮在流体中自由运动，床层高度随气速的加大而增高，但整个气速的加大而增高，但整个床层压降保持不变床层压降保持不变，仍等，仍等于单位面积的床层净重力。于单位面积的床层净重力。71考考 研研 辅辅 导导力学特征：力学特征：颗粒输送阶段颗粒输送阶段床层压降保持
48、不变床层压降保持不变（二）流化床的两种状态（二）流化床的两种状态:散式流态化、散式流态化、聚式流态化聚式流态化 散式流化和聚式流化有何主要不同？散式流化和聚式流化有何主要不同？散式流化主要发生在液固两相系统中，固体颗粒匀整分散式流化主要发生在液固两相系统中，固体颗粒匀整分散在流淌的流体中，当流速渐渐增大时，床层膨胀且没有气散在流淌的流体中，当流速渐渐增大时，床层膨胀且没有气泡产生，床层中各处的空隙率匀整增大，引起床内颗粒的匀泡产生，床层中各处的空隙率匀整增大，引起床内颗粒的匀整分布，此时床层上升，并有一个稳定的上界面，与志向流整分布，此时床层上升，并有一个稳定的上界面，与志向流化床比较接近；化
49、床比较接近；72考考 研研 辅辅 导导 聚式流化主要发生在气固两相体系中，超过流化最小聚式流化主要发生在气固两相体系中，超过流化最小气量的气体以气泡形式通过流化床层，气泡在床层上界气量的气体以气泡形式通过流化床层，气泡在床层上界面处裂开并引起上界面的波动，流体通过床层的阻力波面处裂开并引起上界面的波动，流体通过床层的阻力波动也较大，故床层没有散式流化平稳。当气体流量渐渐动也较大，故床层没有散式流化平稳。当气体流量渐渐增大时，通过乳化相的流体流速基本恒定，气泡的尺寸增大时，通过乳化相的流体流速基本恒定，气泡的尺寸和生成频率增加，床层上界面和阻力的波动增大，界面和生成频率增加，床层上界面和阻力的波
50、动增大，界面上、下的区域分别被定义为稀相（气泡相）区和浓相上、下的区域分别被定义为稀相（气泡相）区和浓相（乳化相）区。（乳化相）区。73考考 研研 辅辅 导导聚式流化床的不正常现象（多次涉及）：聚式流化床的不正常现象（多次涉及）：(1)腾涌或节涌腾涌或节涌(2)沟流沟流 压降有大幅度的起伏波动，先压降直线上升（颗粒与器压降有大幅度的起伏波动，先压降直线上升（颗粒与器壁的摩擦），然后又突然下降（气泡裂开，颗粒下落）壁的摩擦），然后又突然下降（气泡裂开，颗粒下落）压降降低压降降低床层高度与直径比值过大或气速过高时床层高度与直径比值过大或气速过高时颗粒粒度过细、密度大、易于粘结、积累不匀、颗粒粒度过