化工原理下册第三章 非均相物系分离.ppt

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1、制作者：黄德春本章重点掌握的内容本章重点掌握的内容 （1 1）沉降分离（包括重力沉降和离）沉降分离（包括重力沉降和离心沉降）的原理、过程计算和旋风心沉降）的原理、过程计算和旋风分离器的结构。分离器的结构。（2 2）过滤操作的原理、过滤基本方）过滤操作的原理、过滤基本方程式推导的思路，恒压过滤的计算、程式推导的思路，恒压过滤的计算、过滤常数的测定。过滤常数的测定。第三章 非均相物系的分离学习目的与要求化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春清水沉降池清水沉降池滤药渣滤药渣化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德

2、春自来水厂的主要流程自来水厂的主要流程 自来水厂水的净化分三步，第一步是絮凝过程，也可以叫反应过程。自来水厂水的净化分三步，第一步是絮凝过程，也可以叫反应过程。在流动中使水中的杂质颗粒絮凝长大；第二步是沉降。沉降池是使大颗在流动中使水中的杂质颗粒絮凝长大；第二步是沉降。沉降池是使大颗粒得以除去。第三步是砂滤。砂滤池，进一步用粒得以除去。第三步是砂滤。砂滤池，进一步用900mm900mm厚砂层，将小颗厚砂层，将小颗粒杂质滤去。粒杂质滤去。化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春 图中兰色粗管是来自黄浦江的原料水，条形池子是絮凝池，左侧池图中兰色粗管是来

3、自黄浦江的原料水，条形池子是絮凝池，左侧池是沉降池。是沉降池。自来水厂全貌自来水厂全貌化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春自来水厂沉降池自来水厂沉降池 这是沉降池。图为絮凝之后的水，是从沉降池底部流入，到池子上部水已很清了。化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春一混合物的分类一混合物的分类 1.1.相相:体系中具有相同组成、物理性质、化学性质体系中具有相同组成、物理性质、化学性质的均匀物质。的均匀物质。2 2均相混合物均相混合物若物系内各处组成均匀且不存在相界面，则若物系内各处组成均匀且不存在相界面，

4、则称为均相混合物。称为均相混合物。概述概述化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春3非均相混合物非均相混合物 物系中存在相界面，且界面两侧物料的性质不同。物系中存在相界面，且界面两侧物料的性质不同。分散状态物质分散状态物质（分散相分散相）连续状态物质连续状态物质（连续相连续相）根据连续相状态的不同，非均相混合物又可分为两种类型：根据连续相状态的不同，非均相混合物又可分为两种类型：（1）气态非均相混合物，如含尘气体、含雾气体等；）气态非均相混合物，如含尘气体、含雾气体等；（2）液态非均相混合物，如悬浮液、乳浊液、泡沫液等。）液态非均相混合物，如悬浮液、

5、乳浊液、泡沫液等。制作者：黄德春二非均相混合物分离方法的分类二非均相混合物分离方法的分类 化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春燃煤烟气湿法除尘脱硫一体化技术燃煤烟气湿法除尘脱硫一体化技术 化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春湍球塔除尘动画湍球塔除尘动画化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春文丘里除尘器动画文丘里除尘器动画化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春75T/h 锅炉烟气湿法除尘脱硫一体化装置 化工原理

6、化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春袋式过滤器动画袋式过滤器动画化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春静电除尘器动画静电除尘器动画化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春主要用于石油、化工、肥料、冶金、煤炭及环保的尾气除尘和高炉烟气净化、颗粒回收等，目前已成功应用于氮肥厂造气炉的除尘及煤粉回收，也可用于石油化工装置中如丙烯腈、苯酐、百菌清、苯胺等作为流化床内旋风分离器用以回收昂贵的细颗粒催化剂，以及钙镁磷肥回转窑烘干、球磨系统的尾气除尘和高炉烟气净化等。在正常工作状

7、态下，气固分离效率不小于99%，阻力不大于1000Pa。化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春烟道除尘动画烟道除尘动画化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春三非均相混合物分离的目的三非均相混合物分离的目的（1 1）收集分散物质。收集分散物质。（2 2）净化分散介质。）净化分散介质。（3 3）环境保护与安全生产。环境保护与安全生产。化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春炼油厂沉降应用实例炼油厂污水处理工艺之一：炼油厂污水处理工艺之一：隔油隔油-粗粒化粗粒化-沉

8、降沉降-沙滤沙滤国外炼油厂每加工国外炼油厂每加工1 t油产生油产生0.51.0 t废水废水,我我国炼油厂每加工国炼油厂每加工1 t原油产生原油产生0.73.5 t含油废水。含油废水。制作者：黄德春原理原理:依靠某种力的作用依靠某种力的作用,利用分散相与连续相之间存利用分散相与连续相之间存 在在密度差密度差使之发生使之发生相对运动相对运动而而分离分离的过程。的过程。化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离前提条件：前提条件：密度差、外力密度差、外力外力场外力场重力沉降重力沉降和和离心沉降离心沉降 沉降沉降分离分离制作者：黄德春20 沉降沉降分离分离化工原理化工原理课

9、件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离1).流体静止，固体颗粒作沉降流体静止，固体颗粒作沉降运动；运动；2).固体静止，流体对固体作绕固体静止，流体对固体作绕流；流；3).流体和固体都运动，但二者流体和固体都运动，但二者保持一定的相对速度。保持一定的相对速度。流固之间的相对运动有三种情况流固之间的相对运动有三种情况：制作者：黄德春知识点:重力沉降原理、沉降速度和相关设备第一节第一节 重力沉降重力沉降制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动刚性颗粒的沉降：刚性颗粒的沉降：第一节第一节 重力沉降重力沉降一、沉降速度一、沉降速度gdFsg 36 gdFb36

10、 2)4(22udFd重力：重力：浮力：浮力：阻力：阻力：s 颗颗粒粒密密度度 流流体体密密度度l受力分析受力分析化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第一节第一节 重力沉降重力沉降一、沉降速度一、沉降速度maFFFdbg 刚开始沉降：刚开始沉降：0 ugbFF 不变不变0 dFa最大最大 开始沉降开始沉降 udFdbgFFFa 化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第一节第一节 重力沉降重力沉降

11、一、沉降速度一、沉降速度tuu dbgFFFa0 u增加至一定值时增加至一定值时 自由沉降速度自由沉降速度 匀速沉降匀速沉降 24161612233tsudgdgdsmgdust/3)(4 自由沉降速度公式自由沉降速度公式 化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春金子沙沉金沉uu制作者：黄德春试验：试验：d d0.18mm0.18mm，1600kg1600kgm m3 3的光滑小球的光滑小球在在2020水中由静止至水中由静止至9999的沉降速度所需的的沉降速度所需的时间为时间为0.01330.0133秒，小球下降的距离为秒，小球下降的距离为1.11.

12、110 10-4-4m m。化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离结论：重力沉降可看作匀速沉降结论：重力沉降可看作匀速沉降。第一节第一节 重力沉降重力沉降一、沉降速度一、沉降速度制作者：黄德春原理：原理：利用油水的密度差使连续相中的液滴浮升利用油水的密度差使连续相中的液滴浮升实现分离。实现分离。二、隔油二、隔油 第一节 重力沉降制作者：黄德春AFB纤维床液液相分离器纤维床液液相分离器 二、隔油二、隔油 第一节 重力沉降制作者：黄德春 第一节 重力沉降AFB纤维床液液相分离器纤维床液液相分离器 制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第

13、一节第一节 重力沉降重力沉降三、浮升速度三、浮升速度gdFsg,36gdFb36 2)4(2,2udFd浮力：浮力：阻力：阻力：,s油油滴滴密密度度 水水的的密密度度浮升速度：浮升速度：l受力分析受力分析重力重力:阻力阻力制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第一节第一节 重力沉降重力沉降三、浮升速度三、浮升速度maFFFdgb 刚开始上浮：刚开始上浮：0,ugbFF 不变不变0 dFa最大最大 开始上浮开始上浮,udFdgbFFFa 制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第一节第一节 重力沉降重力沉降三、浮升速度三、浮升速度,tuu

14、 dgbFFFa0 u，增加至一定值时增加至一定值时 浮升速度浮升速度 匀速上浮匀速上浮 24161612,2,33tsudgdgdsmgdust/3)(4,浮升速度公式浮升速度公式 制作者：黄德春smgdust/3)(4 自由沉降速度公式自由沉降速度公式 smgdust/3)(4,浮升速度公式浮升速度公式 结论结论:密度差大密度差大,阻力系数小阻力系数小,流体密度小流体密度小,d大，大，ut大。大。制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第一节第一节 重力沉降重力沉降四、阻力系数四、阻力系数1.1.阻力系数阻力系数 的计算的计算),f(Re tsudRe 因次分析

15、因次分析球形度球形度SSsp =与颗粒体积相等的圆球的表面积与颗粒体积相等的圆球的表面积颗粒的表面积颗粒的表面积1 化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第一节第一节 重力沉降重力沉降四、阻力系数四、阻力系数化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3)(4stgdu制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第一节第一节 重力沉降重力沉降四、阻力系数四、阻力系数球形颗粒：球形颗粒：1104ReRe24 18)(2gdust l层流区层流区St

16、okes定律区定律区l过渡区过渡区10001 Re6.05.18tRe6.0Re)(427.0tstdguAllen定律区定律区化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3)(4stgdu制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第一节第一节 重力沉降重力沉降四、阻力系数四、阻力系数51021000 Re44.0 gdust)(74.1 l湍流区湍流区Newton定律区定律区2.2.的计算：的计算：tul试差法：试差法：假设假设流型流型选择选择公式公式计算计算计算计算tRe验算验算tu化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非

17、均相物系的分离制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第一节第一节 重力沉降重力沉降例：求直径例：求直径40m球形颗粒在球形颗粒在30大气中的自由沉降大气中的自由沉降速度。已知速度。已知颗粒颗粒为为2600kg/m3,大气压为大气压为0.1MPa。解：解：设为层流，则：设为层流，则：查查30、0.1MPa空气：空气：3mkg165.1 sPa1086.15 18)(2gdust 校核：校核：sm12.0 23.0 tduRe(正确正确)5261086.118)165.12600(81.9)1040(化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分

18、离制作者：黄德春影响沉降速度的因素自由沉降干扰沉降 沉降过程中，任一颗粒的沉降不因其他颗粒的存在而受到干扰。如果分散相的体积分率较高，颗粒间有明显的相互作用，容器壁面对颗粒沉降的影响不可忽略，这时的沉降称为干扰沉降或受阻沉降。一、沉降速度第一节第一节 重力沉降重力沉降五、影响因素五、影响因素化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春(1)颗粒的体积分数 当颗粒的体积分数小于0.2%时，理论计算值的偏差在1%以内。当颗粒体积分数较高时，由于颗粒间相互作用明显，便发生干扰沉降。(2)器壁效应 容器的壁面和底面均增加颗粒沉降时的曳力，使颗粒的实际沉降速度较自

19、由沉降速度低。一、沉降速度第一节第一节 重力沉降重力沉降五、影响因素五、影响因素化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春(3)颗粒形状的影响 同一种固体物质，球形或近球形颗粒比同体积非球形颗粒的沉降要快一些。非球形颗粒的形状及其投影面积A均影响沉降速度。一、沉降速度第一节第一节 重力沉降重力沉降五、影响因素五、影响因素化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离(4)气泡和液滴的运动颗粒较大时,变形和内部产生循环运动,误差大,不再适用。制作者：黄德春单颗粒的几何特性参数单颗粒的几何特性参数体积体积:比表面积比表面积:表面积表

20、面积:36dV2dSdVSa/6/小知识(了解)球形颗粒球形颗粒化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春非球形颗粒非球形颗粒 1.1.在体积方面等效，即使当量球形颗粒的体积等于在体积方面等效，即使当量球形颗粒的体积等于真实颗粒的体积真实颗粒的体积 Vp Vp，则体积当量直径应定义，则体积当量直径应定义3663peepVddV化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春.球形度球形度PSSssdpSe2sdddpaeese6632表面积表面积:比表面积比表面积:化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分

21、离非均相物系的分离制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动1.1.用途：分离气流中的尘粒用途：分离气流中的尘粒第一节第一节 重力沉降重力沉降六、重力沉降设备六、重力沉降设备-降尘室降尘室2.2.工作原理工作原理化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第一节第一节 重力沉降重力沉降六、重力沉降设备六、重力沉降设备-降尘室降尘室沉降时间：沉降时间：ttuH停留时间：停留时间：ulttuHul分离条件：分离条件：化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系

22、的分离制作者：黄德春2024-3-3472.生产能力产能力VS降尘室所处理含尘气体的体积流量降尘室所处理含尘气体的体积流量结论结论：降尘室的生产能力只与沉降面积降尘室的生产能力只与沉降面积bl及颗粒及颗粒 沉降速度沉降速度ut有关，而与高度有关，而与高度H无关。无关。HbVustsbluV制作者：黄德春2024-3-348多层降尘室：多层降尘室：若若n个隔板，则个隔板，则缺点：缺点：清灰难；清灰难；隔板间距小，隔板间距小，颗粒易被扬起。颗粒易被扬起。tsblunV)1(制作者：黄德春第一节第一节 重力沉降重力沉降六、重力沉降设备六、重力沉降设备-降尘室降尘室制作者：黄德春化工原理化工原理课件课

23、件第一章第一章 流体流动流体流动第一节第一节 重力沉降重力沉降六、重力沉降设备六、重力沉降设备-沉降槽沉降槽化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 123456用途：分离悬浮液用途：分离悬浮液处理量大处理量大 大颗粒悬浮液大颗粒悬浮液1-进料槽道，2-转动机构，3-料井4-溢流槽，5-溢流管，6-叶片，7-转耙制作者：黄德春连续沉降槽动画连续沉降槽动画制作者：黄德春练 习 题 目思考题作业题:1、2、31.颗粒沉降分为哪两个阶段？沉降速度是指哪个阶段的速度？2.根据颗粒沉降原理，设计一个简单的装置来测定液体的黏度。化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系

24、的分离非均相物系的分离 18)(2gdust 制作者：黄德春第二节第二节 离心沉降离心沉降应用应用:炼油厂催化裂化炼油厂催化裂化制作者：黄德春气固非均相物系-旋风分离器中进行液固非均相物系-旋液分离器中进行或沉降离心机制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第二节第二节 离心沉降离心沉降化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离1.1.离心分离因数离心分离因数Kc uruTRudTs236 惯性离心力惯性离心力=RudT236 向心力向心力=2422rud 阻力阻力=RuduTsr23)(4 制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第

25、一章 流体流动流体流动第二节第二节 离心沉降离心沉降化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离cTtrKgRuu 2)(u重重层流层流 RuduTsr2218)(gdust 18)(2制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动2.2.旋风分离器旋风分离器第二节第二节 离心沉降离心沉降化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离气固分离气固分离除除5m20m尘粒尘粒缺点：不适于分离缺点：不适于分离粘性，高湿性、粘性，高湿性、腐蚀性粉尘腐蚀性粉尘制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动3.3

26、旋风分离器的性能指标旋风分离器的性能指标第二节第二节 离心沉降离心沉降化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离isecuNBd 9细而长细而长(1)(1)临界粒径临界粒径(2)(2)分离效率分离效率l总效率总效率%1001210 CCC%100121 iiipiCCC l粒级效率粒级效率l分割粒径分割粒径)(27.050 siuDd制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第二节第二节 离心沉降离心沉降化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离p/100%50ddi(3)(3)压强降压强降22iup 制作者：

27、黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第二节第二节 离心沉降离心沉降化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离某气流干燥器送出的含尘空气量为某气流干燥器送出的含尘空气量为10000m3h-1，空气温度为空气温度为80oC。直径为。直径为1m的标准型旋风分离器的标准型旋风分离器收集粉尘，粉尘密度收集粉尘，粉尘密度1500kgm-3，(1)分割粒径；分割粒径；(2)直径为直径为15 m的颗粒的粒级效率；的颗粒的粒级效率；(3)压强降。压强降。解：解：查查803mkg0.1 sPa1011.25 (1)(1)8242DDDBHBHVusi 1222.

28、22136001000088 smDVS进口横截面积进口横截面积进口气速进口气速制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第二节第二节 离心沉降离心沉降化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离)(27.050 siuDdm65108.6)0.11500(2.2211011.227.0 2.2108.610156650 dd(2)(2)由图查得由图查得 p=0.83=83%Paupi197122.2218222 (3)(3)制作者：黄德春旋风分离器分类繁多，分类方法也各有不同。按结构形式可分为：长锥体、圆筒体、扩散式以及旁通式。我国已定型了

29、多种旋风分离器，制定了标准系列，常用的有CLT、CLT/A、XLP/A、XLP/B 以及 CLK 型等。对各种型号的旋风分离器一般以圆筒直径 D 来表示其各部分的比例尺寸，详细尺寸及性能指标可查阅有关资料手册。旋流器：旋风和旋液分离器旋风分离器：用于气-固体系旋液分离器：用于液-固体系制作者：黄德春XLP型：一种带旁路的旋风分离器，有 A、B 两种形式。其特点为进气口上沿梢低于筒体顶部，因此含尘气体进入筒体后随之分为两路，较大的颗粒随向下旋转的主流气体运动，沉到筒壁落下；细微粒则随一小部分气体在顶部旋转聚集形成灰环，再随气流经旁路分离室旋转向下并沿壁面落下。这种结构的旋风分离器能促进细粉尘的聚

30、结，故对细粉的分离较高。阻力系数一般为 6-7。1DDBSAH2H1S2CLP/B 型旋风分离器制作者：黄德春CLK 型：为扩散式旋风分离器，又称带倒锥体的旋风除尘器，并在锥的底部装有反射屏，反射屏可使已被分离的粉尘沿着锥体与反射屏之间的环缝落入灰斗，有效防止了上升的净化气体重新把粉尘卷起带出，从而提高了除尘效率。适用于捕集粒度在 5-10m 以下的干燥的非纤维颗粒粉尘。阻力系数在 7.5-9 之间。d1DBEDSAH2H1制作者：黄德春PV型粗旋风分离器PV型外置旋风分离器PV型单级旋风分离器PV型一、二级 旋风分离器制作者：黄德春为长岭炼油化工有限公司制造的旋风分离器在预组装为九江石油化工

31、厂制造的旋风分离器在预组装为上海氯碱股份有限公司制造的氧氯化反应旋风分离器在预组装制作者：黄德春立管式多管旋风分离器 用带导向叶片的 PDC 型高效分离单管（可多达90根）组装成多管并联的大型旋风分离器，用于处理 600700 的含有微小催化剂颗粒的高温烟气，其临界粒径 dc 8.0 m m，负 荷 可 达 1500Nm3/min，分离总效率092%。此种型号的旋风分离器已成为石油催化裂化反应的关键设备。(a)气体进口气体出口螺旋内翼分离器粉尘出口(b)制作者：黄德春由许多根(40多根到100根不等)导叶式旋风管并行地垂直安装在两大块隔板之间，公用一个进气室、排气室及排灰室。作为核心部件的旋风

32、管有EPVC型以及新一代的PDC型和PSC型等，管径有50，100，150，250，300mm等系列。工业最常用的250mm旋风管的处理气量为22002600m3/h，在700下的压降不大于10kPa，可基本除净7m细粒，可保证烟气轮机的叶片寿命高达57年以上，烟 气 排 放 含 尘 浓 度 低 于 5 0 100mg/m3。制作者：黄德春由许多根(100到300多根不等)切流式旋风管平行地水平或倾斜安装于两个同心圆壳上，构成公用的进气室、排气室及排灰室等。旋风管可设计成单切入口或多道切向入口，单锥或双锥排尘，还可分别采用扩锥形或分流型排气芯管，结构型式多样以适应不同压降（从1.2kPa到10

33、kPa）和不同效率（从切割粒径小于2m可除净6m到切割粒径在5m左右可除净15m）的需要。制作者：黄德春旋液分离器旋液分离器 n结构结构n工作原理工作原理 D D2 2出口、底流出口、底流-增浓液；增浓液；D D1 1出口、溢流出口、溢流-清液或含微细清液或含微细 颗粒的液体；颗粒的液体；n结构特点结构特点 直径直径D D小，小，圆锥部分圆锥部分H H长。长。制作者：黄德春小结：小结：182gdustrudutsr342重力：重力：离心：离心：0min18AVgdss作业：作业：2 3 5csidNuBd9RuduTsr18(22）22iup制作者：黄德春知识点:恒压过滤方程、过滤设备制作者：

34、黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤一、基本概念一、基本概念化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离l滤浆滤浆(料浆料浆)悬浮液悬浮液l滤液滤液l滤饼滤饼(滤渣滤渣)l过滤介质过滤介质操作推动力操作推动力压强差压强差制作者：黄德春第三节第三节 过滤过滤一、基本概念一、基本概念化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离1.1.过滤方式过滤方式l滤饼过滤滤饼过滤 l深床过滤深床过滤 架桥现象架桥现象 深床过滤深床过滤d粒粒d孔孔 滤饼滤饼:过滤作用过滤作用过滤介质过滤介质:支承作用支承作用 制作

35、者：黄德春2024-3-375制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动2.2.过滤介质：过滤介质：第三节第三节 过滤过滤一、基本概念一、基本概念化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离l特性：特性：多孔多孔流阻小流阻小机械强度高机械强度高耐热、耐腐蚀耐热、耐腐蚀l分类：分类：织物介质织物介质(滤布滤布)多孔固体介质多孔固体介质堆积介质堆积介质5-65um 1-3um 超滤膜超滤膜制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤一、基本概念一、基本概念化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物

36、系的分离非均相物系的分离3.3.滤饼种类：滤饼种类：l不可压缩滤饼：不可压缩滤饼：当当p p时时,流阻流阻/滤饼厚度滤饼厚度constconstl可压缩滤饼：可压缩滤饼：当当p p时时,流阻流阻/滤饼厚度滤饼厚度4.4.助滤剂助滤剂 防堵、减阻防堵、减阻制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤二、床层特性参数二、床层特性参数化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离滞流运动滞流运动滤饼是均匀的，滤饼是均匀的，孔隙率始终不变孔隙率始终不变垂直的通道，垂直的通道，其当量直径为其当量直径为de简化：简化：制作者：黄德春化工

37、原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤二、床层特性参数二、床层特性参数化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离无无因因次次床床层层体体积积空空隙隙体体积积,1.1.空隙率空隙率:讨论：讨论：l 1-：床层中固体颗粒所占的体积：床层中固体颗粒所占的体积l 操作时，操作时，也为滤饼中的液体分率也为滤饼中的液体分率l d越大，越大，越大；越大；d越小，越小，越小越小制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤二、床层特性参数二、床层特性参数化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分

38、离非均相物系的分离2.2.比表面积比表面积:m1，颗颗粒粒体体积积颗颗粒粒表表面面积积 a3.3.当量直径当量直径:润润湿湿周周边边长长流流通通截截面面积积 4edaVaVde)1()1(流流道道表表面面积积流流道道容容积积 流流道道长长度度流流道道长长度度 制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤三、过滤速度和过滤速率三、过滤速度和过滤速率化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离1.1.过滤速度过滤速度(u)：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的滤液体积,m,m3 3/(m/(m2 2s)

39、s)AddVu 1uu 2fd32Plu ade)1(la c223P)1(u lu c2e1Pd 制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤三、过滤速度和过滤速率三、过滤速度和过滤速率化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 LpaKuc 223)1(1 Lpac 223)1(5层层流流2.2.过滤速率过滤速率()()：LpaAVuc 223)1(5dd ddV单位时单位时 间获取的滤液体积间获取的滤液体积,m,m3 3/s /s LpAaVc 223)1(5dd过滤速率过滤速率制作者：黄德春化工原理化工原理课件课

40、件第一章第一章 流体流流体流第三节第三节 过滤过滤三、过滤速度和过滤速率三、过滤速度和过滤速率化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离3.3.滤饼阻力滤饼阻力 LpaAVuc 223)1(5dd322)1(5 ar令令滤饼比阻滤饼比阻(单位厚度滤饼的阻力单位厚度滤饼的阻力,1/m,1/m2 2)rLpAVuc ddrLR Rpc 滤饼阻力滤饼阻力,1/m1/m制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤三、过滤速度和过滤速率三、过滤速度和过滤速率化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离4.

41、4.过滤介质阻力：过滤介质阻力：mmRpAV dd过滤过滤速度速度滤饼处：滤饼处：RpAVc dd过滤介质处：过滤介质处：总速度：总速度：)()(ddmmmcRRpRRppAV )(eLLrp meRrL 令令虚拟滤饼厚度虚拟滤饼厚度过滤压强差过滤压强差(当量当量)pc pm制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离第三节第三节 过滤过滤三、过滤速度和过滤速率三、过滤速度和过滤速率说明：说明：当操作条件和过滤介质一定时，当操作条件和过滤介质一定时，eL为常数；为常数；同一介质在不同的过滤操作中同一介

42、质在不同的过滤操作中eL并不相同并不相同 制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤四、过滤基本方程式四、过滤基本方程式化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离1.1.不可压缩滤饼过滤基本方程式不可压缩滤饼过滤基本方程式VLA 33mm，滤滤液液体体积积滤滤饼饼体体积积 虚拟虚拟(当量当量)滤液体积滤液体积AVL 同理：同理：AVLee )(ddeLLrpAV )(ddeVVrpAAV (过滤速度过滤速度)(dd2eVVrpAV (过滤速率过滤速率)制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动

43、第三节第三节 过滤过滤四、基本方程式四、基本方程式化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离)(ddeVVrpAAVu滤饼面积滤饼面积 A p：u 、r：料浆的物性：料浆的物性讨论：讨论：A p u制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤四、基本方程式四、基本方程式化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离sprr)(0 单位压强差下的比阻单位压强差下的比阻压缩性指数压缩性指数(s=0(s=01)1)(dd012esVVrpAV过滤基本方程过滤基本方程适用适用可压缩滤饼可压缩滤饼 不可压缩

44、滤饼不可压缩滤饼(s=0)(s=0)2.2.可压缩滤饼过滤基本方程式可压缩滤饼过滤基本方程式制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤四、基本方程式四、基本方程式化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离例：已知某悬浮液中固相的质量分率为例：已知某悬浮液中固相的质量分率为0.139，固相，固相密度为密度为2200kg/m3，液相为水，每，液相为水，每1m3滤饼中含滤饼中含500kg水，其余全为固相。求滤饼体积与滤液体积水，其余全为固相。求滤饼体积与滤液体积之比之比 。(1)以以1m3滤饼为基准。滤饼为基准。解：解：1m

45、3滤饼中滤饼中 水：水：500kg 固体：固体：体积体积0.5m3需要滤浆的质量为需要滤浆的质量为 kg7.7913139.01100 质量质量1100kg，制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤四、基本方程式四、基本方程式化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离生成的滤液质量为生成的滤液质量为 7913.7-500-11006313.7kg 158.03137.61 (2)(2)以以1kg悬浮液为基准悬浮液为基准 1kg悬浮液中悬浮液中 水：水：0.861kg 固体：固体：0.139kg颗粒体积：颗粒体积：35

46、1032.62200139.0m 制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤四、基本方程式四、基本方程式化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离每每1m3滤饼中含滤饼中含500kg水，即固相体积分率为水，即固相体积分率为0.5。滤饼体积：滤饼体积：34510264.121032.6m 滤饼中含水：滤饼中含水：kg0632.010500264.14 则则1kg悬浮液生成的滤液质量为悬浮液生成的滤液质量为158.010798.010264.134 0.861-0.06320.798kg制作者：黄德春化工原理化工原理课件课

47、件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤五、恒压过滤五、恒压过滤化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离特点：特点：p p不变不变 ddV)(dd012esVVrpAV)(1ork1.1.恒压过滤方程式恒压过滤方程式 dd)(12sepkAVVVl以以)(eVV 作为变量作为变量)d()d()(12eseepkAVVVV )(dd12esVVpkAV 制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤五、恒压过滤五、恒压过滤化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离eV0过滤时间过滤

48、时间滤液体积滤液体积边界条件：边界条件：eeesVeedpkAVVdVV0120)()()()()(2112200esepkAVVeeVspkK12eeKAV 22 e 0制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤五、恒压过滤五、恒压过滤化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离l以以V作为变量作为变量 dd)(12sepkAVVV过滤时间过滤时间滤液体积滤液体积边界条件：边界条件：0120d)(dpkAVVVsVesepkAVVVVV12221000 222KAVVVe V0 0制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件

49、第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤五、恒压过滤五、恒压过滤化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离eeKAV 22)(K)(22eeAVV Kq 2 222KAVVVe若介质阻力可忽略，即若介质阻力可忽略，即 00 eeqV，22KAV eeKAV 22 222KAVVVe AVqAeVeq)()(22eeKAVV eeKq 2 Kqqqe 22)()(2eeKqq 制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动第三节第三节 过滤过滤五、恒压过滤五、恒压过滤化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分

50、离制作者：黄德春化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流流体流第三节第三节 过滤过滤五、恒压过滤五、恒压过滤化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离2.2.过滤常数过滤常数spkK12AeVeq Kqee2 K物料特性及过滤压强差决定，物料特性及过滤压强差决定，sm2过滤常数过滤常数同一滤浆：同一滤浆：sppKK 1)(eeq、反映了过滤介质阻力大小反映了过滤介质阻力大小介质常数介质常数23mmeqse 制作者：黄德春第三节第三节 过滤过滤五、恒压过滤五、恒压过滤化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 变化变化p 可压缩可压缩: