【正文】 而液體粘度較大的濾漿，也能適用。固體顆粒積存在濾框內(nèi)形成濾餅，直到框內(nèi)充滿濾餅為止。 ?洗滌板 ： 左上角的洗水通道與兩側(cè)表面的凹槽相通， 使洗水流進(jìn)凹槽； ?非洗滌板： 洗水通道與兩側(cè)表面的凹槽不相通。 （三） 濾餅的壓縮性和助濾劑 助濾劑 ：對(duì)于可壓縮濾餅 ， 為了使過(guò)濾順利進(jìn)行 ， 可以將質(zhì)地堅(jiān)硬而能形成疏松濾餅的另一種固體顆粒混入懸浮液或預(yù)涂于過(guò)濾介質(zhì)上 ， 以形成疏松餅層 ， 使得濾液暢流 ， 該種顆粒狀物質(zhì)就稱為助濾劑 。 深層過(guò)濾 ?過(guò)濾對(duì)象：懸浮液中的固體顆粒小而少。 （ 1） 多孔性 ， 液體流過(guò)的阻力??； （ 2） 有足夠的強(qiáng)度； （ 3） 耐腐蝕性和耐熱性； （ 4） 孔道大小適當(dāng) ， 能發(fā)生架橋現(xiàn)象 。 以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì)，在外力的作用下，使懸浮液中的液體通過(guò)介質(zhì)的孔道，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)固液分離的單元操作。 ?澄清的液體或含有較小較輕顆粒的液體，則形成向上的內(nèi)旋流，經(jīng)上部中心管從頂部溢流管排出，稱為溢流。 旋風(fēng)分離器的使用 雙聯(lián) 四聯(lián) 用若干個(gè)小旋風(fēng)分離器并來(lái)代替一個(gè)大旋風(fēng)分離器，可以提高分離效率。選擇合適的旋風(fēng)分離器，使之能 100%的分離出 ?m以上的粉塵。 ippc uNBd)(3 ??????臨界粒徑：能夠 100％除去的最小粒徑。入口氣速約為 15～20m/s。 離心分離因素 （ separation factor） K： 離心力與重力比。 ?增稠器（ thickener）： 從較稠的原液中盡可能把液體分離出來(lái)而得到稠漿的設(shè)備。在操作條件下空氣的密度為 ， 粘度為 105Pa ?故沉降室應(yīng)做成扁平形，或在室內(nèi)均勻設(shè)置多層隔板。干擾沉降速度比自由沉降的小。 ?增稠：濃飲料中添加增稠劑，使 ? ↑ →ut↓， 不易分層。如果相符， OK ! 求沉降速度通常采用試差法。 顆粒開(kāi)始作勻速沉降運(yùn)動(dòng)。 ?對(duì)于一定的顆粒和流體，只要相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度相同，流體對(duì)顆粒的阻力就一樣。 自來(lái)水廠的主要流程 廣州水廠全貌 圖中蘭色粗管是來(lái)自珠江的原料水，條形池子是絮凝池，左側(cè)池是沉降池。 由于非均相物的兩相間的密度等物理特性差異較大，因此常采用 機(jī)械方法 進(jìn)行分離。 如：懸浮液 、 乳濁液 、 泡沫液屬于液態(tài)非均相物系 ，含塵氣體 、 含霧氣體屬于氣態(tài)非均相物系 。 如溶液和混合氣體都是均相物系 。 非均相物系由分散相和連續(xù)相組成 要實(shí)現(xiàn)分離 ， 必須使分散相和連續(xù)相之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng) 。沉降池是使大顆粒得以除去。 ? 沉降操作分類(lèi)：重力沉降、離心沉降。 （二）顆粒的自由沉降與沉降速度 重力沉降 (gravity settling)： 由地球引力作用而發(fā)生的顆粒沉降過(guò)程，稱為重力沉降 。 ?層流區(qū)與過(guò)渡區(qū)中， ut還與流體粘度有關(guān)。 ?均質(zhì)乳化， dp↓ →ut↓ ↓， 使飲料不易分層。 ut非球 ut球 。 降塵室的示意圖 （二）降塵室 降塵室 煙道除塵動(dòng)畫(huà) 沉降除塵室動(dòng)畫(huà) 湍球塔除塵動(dòng)畫(huà) ?假設(shè)顆粒運(yùn)動(dòng)的水平分速度與氣體的流速 u 相同； ?停留時(shí)間 t＝ l/u ?沉降時(shí)間 t′＝ H/ ut ?顆粒分離出來(lái)的條件是 l/u≥H/ ut l H b 凈化氣體 含塵氣體 u ut 降塵室的計(jì)算 即：滿足 L/u＝ H/ut 條件的粒徑 當(dāng)含塵氣體的體積流量為 Vs時(shí)， u= Vs / Hb 故與臨界粒徑 dpc相對(duì)應(yīng)的臨界沉降速度為 utc=Vs / bl ut≥Vs / lb 則有 或 Vs≤ blut 臨界沉降速度 utc是流量和面積的函數(shù) 。此時(shí)： 多層隔板降塵室示意圖 含塵氣體 粉塵 隔板 凈化氣體 ?塵粒沉降高度為原來(lái)的 1/N倍； ?utc降為原來(lái)的 1/N倍 (utc=qv / LB) ； ?臨界粒徑為原來(lái)的 倍 ( )； ?一般可分離 20μm以上的顆粒。 ???18)(2 gdtppu ??qv≤ BLut tvuqBL ?tuHuL ?uLu tH ?1) 計(jì)算 ut： 2) 確定低面積和 b,l： 3) 確定沉降距離 H 已知含塵氣體的流量，粉塵的排放標(biāo)準(zhǔn)，氣固兩相的物理參數(shù)。 一般用量為 40～ 200ppm（ 質(zhì)量）。 ctgRtr Kuuu ??2? 在離心沉降分離中，當(dāng)顆粒所受的流體阻力處于斯托克斯區(qū)，離心沉降速度為 : 旋風(fēng)分離器是利用離心力作用凈制氣體的設(shè)備。 ?在圓錐的底部附近，氣流轉(zhuǎn)為上升旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最后由上部出口管排出； ?固相沿內(nèi)壁落入灰斗。 ?分離的顆粒直徑約為 5 ?m， dpc50=1~2 ?m 。 試選擇合適的分離器。 ?結(jié)構(gòu)和工作原理： 與旋風(fēng)分離器相似。 ?壓力損失約為 50～ 200kPa。 過(guò)濾操作示意圖 (濾餅過(guò)濾 ) ?織物介質(zhì) (又稱濾布 ) 由棉、毛、麻、絲等天然纖維及合成纖維制成的織物，以及玻璃絲、金屬絲等織成的網(wǎng)； 過(guò)濾介質(zhì)的分類(lèi)： ?堆積介質(zhì) 由各種固體顆粒（細(xì)砂、硅藻土等）堆積而成， 多用于深床過(guò)濾； ?多孔固體介質(zhì) 這類(lèi)介質(zhì)具有很多細(xì)微孔道，如多孔陶瓷、多孔塑料等。1. 濾餅過(guò)濾 (cake filtration)： 餅層過(guò)濾 架橋現(xiàn)象 注意 ：所選過(guò)濾介質(zhì)的孔道尺寸一定要使“架橋現(xiàn)象”能夠過(guò)發(fā)生。 隨著過(guò)濾的進(jìn)行，濾餅的厚度增大，濾液的流動(dòng)阻力亦逐漸增大，導(dǎo)致濾餅兩側(cè)的壓強(qiáng)差增大。 （四）過(guò)濾的操作方式 ? 根據(jù)使用的過(guò)濾設(shè)備、過(guò)濾介質(zhì)及所處理的物系的性質(zhì)和產(chǎn)品收集的要求分為 : ? 根據(jù)提供過(guò)濾推動(dòng)力的方式分為 : ?重力過(guò)濾 ?加壓過(guò)濾 ?真空過(guò)濾 ?離心過(guò)濾 ?連續(xù)式 ?間歇式 ? 工業(yè)上使用的典型過(guò)濾設(shè)備： ?按操作方式分類(lèi)：間歇過(guò)濾機(jī)、連續(xù)過(guò)濾機(jī) ?按操作壓強(qiáng)差分類(lèi)：壓濾、吸濾和離心過(guò)濾 ?板框壓濾機(jī)（間歇操作） ?轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)（連續(xù)操作） ?過(guò)濾式離心機(jī) 二、過(guò)濾設(shè)備 ?結(jié)構(gòu)： 濾板、濾框、夾緊機(jī)構(gòu)、機(jī)架等組成。 過(guò)濾過(guò)程 1)、裝合： 將板與框按 1232123的順序，濾板的兩側(cè)表面放上濾布，然后用手動(dòng)的或機(jī)動(dòng)的壓緊裝置固定，使板與框緊密接觸。 在洗液粘度與濾液粘度相近的情況下，且在壓差相同時(shí)，洗滌速率約為過(guò)濾終了速率的 1/4。 ?過(guò)濾區(qū) (1~2區(qū) )， f 槽 。 dp de 對(duì)于顆粒層中不規(guī)則的通道，可以簡(jiǎn)化成由一組當(dāng)量直徑為 de的細(xì)管，而細(xì)管的當(dāng)量直徑可由床層的空隙率和顆粒的比表面積來(lái)計(jì)算。 對(duì)于顆粒床層內(nèi)的滯流流動(dòng) ， K′ 值可取為 5。 所以兩層中的過(guò)濾速度應(yīng)相等 ， 則： )()( mmmcRRpRRppA dtdV?????????? 上式表明，可用濾液通過(guò)串聯(lián)的濾餅與濾布的總壓強(qiáng)降來(lái)表示過(guò)濾推動(dòng)力，用兩層的阻力之和來(lái)表示總阻力。 對(duì)于 可壓縮濾餅 其比阻 r與壓強(qiáng)差有關(guān)。 ?特點(diǎn)： (二 )過(guò)濾過(guò)程計(jì)算 對(duì)于一定的懸浮液 ， 若 μ 、 r0及 v可視為常數(shù) ， 令 vrk 01??)(12esVVvrpAdtdV???? ??(V+Ve )dV=kA2Δ p1sdt 式中： k —— 表征過(guò)濾物料特性的常數(shù)， m4/（ N?s）。 q=uRt V=uRAt 恒速過(guò)濾時(shí)的過(guò)濾速度為： 2. 恒速過(guò)濾和先恒速后恒壓過(guò)濾 恒速過(guò)濾： 在一定的操作條件下 ， μ、 r、 v、 uR、 qe均為常數(shù) ， 故有： Reuqqrv pdtdq ????? 常數(shù))(?對(duì)不可壓縮濾餅，由過(guò)濾基本方程可寫(xiě)出： 上式表明：對(duì)于不可壓縮濾餅進(jìn)行恒速過(guò)濾時(shí)，其壓強(qiáng)差隨過(guò)濾時(shí)間成直線增加。 ?由截距 =2qe/K ， 求出 qe； ?由 q2+2qqe=Kt， t=0， q=0， 求出 te= qe2/K。若在恒壓下洗滌，則它既是恒壓洗滌又是恒速洗滌。浸沒(méi)角度3 60?? 以轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)為例，轉(zhuǎn)筒在任何時(shí)候總有一部分表面浸沒(méi)在濾漿中進(jìn)行過(guò)濾。求： 1) 過(guò)濾面積和濾框內(nèi)的總?cè)萘浚? 2) 過(guò)濾所需的時(shí)間； 3) 洗滌時(shí)間； 4) 生產(chǎn)能力 Q(td=15min)。 R—— 轉(zhuǎn)筒半徑， m； p—— 過(guò)濾推動(dòng)力， Pa。 ?濾渣克服摩擦阻力，沿濾筐向上移動(dòng)，經(jīng)過(guò)洗滌段和干燥段。 ?適用于于分離乳濁液及含細(xì)顆粒的稀懸浮液。液體由下向上流動(dòng)過(guò)程中，顆粒由液面 r1處沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面 r2處。離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓尺寸為： r1=5cm、 r2=8cm， h=60cm。 主要分離乳濁液中輕、重兩液相，例如油類(lèi)脫水、牛乳脫脂等；也可以澄清含少量細(xì)小顆粒固體的懸浮液。沉積在轉(zhuǎn)鼓壁面渣，被螺旋輸送器沿斜面向上推到排出口而排出。儀設(shè)備成本高，過(guò)濾面積小。 ?用途： 用于分離固體顆粒含量較多的懸浮液，其生產(chǎn)能力較大。只有一個(gè)清液排出口。 懸浮液溫度為 20℃ ，顆粒的密度為23000kg/m3。 當(dāng)顆粒的沉降處于斯托克斯區(qū)時(shí)，其沉降速度（徑向）為 2218)( ?????rdddr pp ?????18)(2 ?? pptgdu斯托克斯區(qū)的重力沉降速度為 rdrugdt?? 2??積分邊界 邊界條件： θ =0時(shí)， r=r1； θ =θ t時(shí)， r=r2。 管式離心機(jī)（ tubularbowl centrifuge） ?分離乳濁液的管式離心機(jī)操作原理 轉(zhuǎn)鼓由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。 3 離心力自動(dòng)卸渣離心機(jī)（ conical basket centrifuge） ?特點(diǎn)： 離心力 ,F 重力 ,mg 摩擦力 ,f 支承力 ,N ?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，功率消耗小。 在離心力作用下液體沿加料斗的錐形面流動(dòng)，均勻地沿圓周分散到濾筐的過(guò)濾段。已知每得 1m3濾液可得濾餅 ， 要求轉(zhuǎn)筒的浸沒(méi)度為 ，過(guò)濾表面上濾餅厚度不低于 5mm。 2. 連續(xù)式過(guò)濾機(jī) 由于轉(zhuǎn)筒式真空過(guò)濾機(jī)為恒壓操作，則有 eeeeVtnKAVttKAV??????)60()(22?轉(zhuǎn)鼓每轉(zhuǎn)一周得到的濾液體積為： (V+Ve)2=KA2(t+te) nTt?? 60??? 過(guò)濾時(shí)間 ? 為 : ? 假設(shè)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為 n r/min， 則轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為 : T=60/n 按每小時(shí)計(jì)的濾液生產(chǎn)能力為： ? ?nVntnKAnVQ ee ???? )60(6060 22 ??? KnAnKAnQ 4656060 2 ??若忽略濾布阻力，則 θ e=0、 Ve=0， 則上式簡(jiǎn)化為： 注意：提高轉(zhuǎn)速可增加生產(chǎn)能力，但若轉(zhuǎn)速太高，則每周期中過(guò)濾時(shí)間減至很短