化工原理第三章講稿-修改-全文預(yù)覽
【正文】 四、恒速過(guò)濾與先恒速后恒壓過(guò)濾恒速過(guò)濾的過(guò)濾速度為：維持過(guò)濾速度恒定的過(guò)濾方式稱(chēng)為恒速過(guò)濾對(duì)不可壓縮濾餅：實(shí)際上常采用先恒速后恒壓的復(fù)合操作方法。 對(duì)于一定的懸浮液， μ,r’ 及 ν均可視為常數(shù)。 對(duì)于不可壓縮濾餅， s=0。同理 ：Ve—— 過(guò)濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積，或稱(chēng)虛擬濾液體積， m3 在一定的操作條件下，以一定介質(zhì)過(guò)濾一定的懸浮液時(shí)，Ve為定值，但同一介質(zhì)在不同的過(guò)濾操作中， Ve值不同。也稱(chēng)為過(guò)濾設(shè)備的 表壓強(qiáng) ?！?過(guò)濾速度表達(dá)式2023/3/5 星期五過(guò)濾速率與過(guò)濾速度過(guò)濾速率 過(guò)濾速度單位時(shí)間獲得的濾液體積稱(chēng)為過(guò)濾速率 定義表達(dá)式濾餅的阻力 令 —— 濾餅的比阻 ， 1/m2 單位時(shí)間通過(guò)單位過(guò)濾面積的濾液體積2023/3/5 星期五令 —— 濾餅阻力速度＝推動(dòng)力 ∕阻力 由 R＝ rL可知，比阻 r是單位厚度濾餅的阻力， 數(shù)值上等于粘度為 1m/s的平均流速通過(guò)厚度為 1m的濾餅層時(shí)，所產(chǎn)生的壓強(qiáng)降 。 2023/3/5 星期五二、過(guò)濾基本方程式濾液通過(guò)餅層的流動(dòng) 空隙率 :單位體積床層中的空隙體積，用 ε表示。c) 堆積介質(zhì)： 由各種固體顆粒（砂、木炭、石棉粉等）或非編織的纖維（玻璃棉等）堆積而成，層較厚。 b) 物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定， 耐熱，耐化學(xué)腐蝕。 過(guò)濾操作中所處理的懸浮液 濾漿 通過(guò)多孔介質(zhì)的液體 濾液 被截留住的固體物質(zhì) 濾渣（濾餅） 實(shí)現(xiàn)過(guò)濾操作的外力有重力、壓力、離心力， 化工中應(yīng)用最多的是 壓力過(guò)濾 。 2023/3/5 星期五ΔP=700Pa ui=校核臨界粒徑 根據(jù)以上計(jì)算可知，當(dāng)采用四個(gè)尺寸相同的標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器并聯(lián)操作來(lái)處理本題中的含塵氣體時(shí)，只要分離器在2023/3/5 星期五（ ～ ） 范圍內(nèi)，便可同時(shí)滿(mǎn)足氣量、壓強(qiáng)降及效率指標(biāo)。 由 ui與 dc計(jì)算 D N=5 2023/3/5 星期五旋風(fēng)分離器的直徑 ： D=4B=4= 根據(jù) D與 ui計(jì)算每個(gè)分離器的處理量，再根據(jù)氣體流量確定旋風(fēng)分離器的數(shù)目。2023/3/5 星期五步驟： a) 根據(jù)具體情況選擇合適的型式 ，選型時(shí)應(yīng)在高效率與低阻力兩者之間作權(quán)衡，一般長(zhǎng)、徑比大且出入口截面小的設(shè)備效率高且阻力大，反之，阻力小效率低。 主體結(jié)構(gòu)與各部分尺寸比例的優(yōu)化 ： 根據(jù)流場(chǎng)與顆粒流動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)，2023/3/5 星期五一般 細(xì)長(zhǎng)的旋風(fēng)分離器效率高， 但超過(guò)一定限度，分離效率的提高不明顯，而壓降卻增加。2023/3/5 星期五壓強(qiáng)降氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器時(shí)，由于進(jìn)氣管、排氣管及主體器壁所引起的摩擦阻力，氣體流動(dòng)時(shí)的局部阻力以及氣體旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的動(dòng)能損失造成了氣體的壓強(qiáng)降， 對(duì)型式不同或尺寸比例不同的設(shè)備 ξc的值也不同，要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器 ξc=。旋風(fēng)分離器的處理量 2023/3/5 星期五臨界粒徑 判斷旋風(fēng)分離器 分離效率高低的重要依據(jù)是臨界粒徑。 例如；當(dāng)旋轉(zhuǎn)半徑 R=， 切向速度 ur=20m/s時(shí)，求分離因數(shù)。 粒徑為 10μm的顆粒的沉降必在滯流區(qū)， 取 33層 板間距為 2023/3/5 星期五沉降除塵室動(dòng)畫(huà) 2023/3/5 星期五第三章 非均相物系分離一、離心沉降速度二、旋風(fēng)分離器操作原理三、旋風(fēng)分離器的性能四、旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)型式與選用第二節(jié) 離心沉降2023/3/5 星期五離心沉降： 依靠慣性離心力的作用而實(shí)現(xiàn)的沉降過(guò)程 適于分離兩相密度差較小，顆粒粒度較細(xì)的非均相物系。 2023/3/5 星期五 例： 擬采用降塵室除去常壓爐氣中的球形塵粒。 解： 1）在 20℃ 水中的沉降。2023/3/5 星期五沉降速度的計(jì)算 1）試差法 假設(shè)沉降屬于層流區(qū) 方法：ut Ret Ret＜ 1 ut為所求Ret＞ 1 艾倫公式求 ut判斷……公式適用 為止 2) 摩擦數(shù)群法 由 得2023/3/5 星期五令 因 ξ是 Ret的已知函數(shù)， ξRet2必然也是 Ret的已知函數(shù)，ξ～ Ret曲線便可轉(zhuǎn)化成 ξRet2～ Ret曲線。2）器壁效應(yīng) 當(dāng)器壁尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顆粒尺寸時(shí)，（例如在 100倍以上）容器效應(yīng)可忽略，否則需加以考慮。 作用力 重力 慣性離心力 重力 沉降離心沉降 沉降速度 1）球形顆粒的自由沉降設(shè)顆粒的密度為 ρs， 直徑為 d， 流體的密度為 ρ， 2023/3/5 星期五重力 浮力 而阻力隨著顆粒與流體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度而變，可仿照流體流動(dòng)阻力的計(jì)算式寫(xiě)為 ：2023/3/5 星期五(a)顆粒開(kāi)始沉降的瞬間，速度 u=0， 因此阻力 Fd=0， a→max 顆粒開(kāi)始沉降后， u ↑ → Fd ↑； u → ut 時(shí)， a=0 。這就是我們生活中的沉降和過(guò)濾。黃河水由于含有較多的泥沙，在用于灌溉或其他生產(chǎn)過(guò)程時(shí)必須沉淀。只能喝小河溝里的水和小泥塘的水。2023/3/5 星期五清水沉降池 在我國(guó)廣大西部農(nóng)村，農(nóng)民不僅喝不上礦泉水、自來(lái)水，連大河的水也喝不上。農(nóng)民家里都有一個(gè)水缸，水缸就是一個(gè)沉降槽。濾藥渣，就是一個(gè)過(guò)濾操作。例如固 體顆粒和氣體構(gòu)成的含塵氣體固體顆粒和 液體構(gòu)成的懸浮液 不 互溶液體構(gòu)成的乳濁液 液體 顆粒和氣體構(gòu)成的含霧氣體2023/3/5 星期五非均相物系 分散相 分散物質(zhì) 處于分散狀態(tài)的物質(zhì) 如：分散于流體中的固體顆粒、液滴或氣泡 連續(xù)相分散相介質(zhì) 包圍著分散相物質(zhì)且處于連續(xù)狀態(tài)的流體 如： 氣態(tài)非均相物系中的氣體 液態(tài)非均相物系中的連續(xù)液體 分離 機(jī)械分離 沉降 過(guò)濾 不同的物理性質(zhì) 連續(xù)相與分散相發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式 分散相和連續(xù)相 2023/3/5 星期五第三章 非均相物系分離一、沉降速度球形顆粒的自由沉降阻力系數(shù)影響沉降速度的因素沉降速度的計(jì)算分級(jí)沉降二、降塵室降塵室的結(jié)構(gòu)降塵室的生產(chǎn)能力第一節(jié) 沉降分離 一、重力沉降2023/3/5 星期五 一、重力沉降 沉降 在某種 力場(chǎng) 中利用分散相和連續(xù)相之間的 密度差異，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離的操作過(guò)程。 對(duì)于球形顆粒的曲線，按 Ret值大致分為三個(gè)區(qū)： a) 滯流區(qū)或托斯克斯 (stokes)定律區(qū)（ 10 –4＜ Ret1） —— 斯托克斯公式2023/
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