【文章內(nèi)容簡介】 度 ？ 。 ? 練習(xí)題： 5 59 第 3章 非均相物系的分離和固體流態(tài)化 概述 沉降分離 過濾 過濾操作原理 60 利用 重力 或 壓差 等使懸浮液通過多孔性過濾介質(zhì)，將固體顆粒截留在介質(zhì)上，從而實現(xiàn)固 液分離操作。 概述 濾漿 （ 料漿 ） 濾餅 過濾介質(zhì) 濾液 過濾 61 ?????膜過濾深床過濾餅層過濾過濾方式1. 過濾方式 深床過濾 推動力：重力、壓力、離心力 餅層過濾 濾漿 濾餅 過濾介質(zhì) 濾液 架橋現(xiàn)象 過濾介質(zhì)為很厚的顆粒層 不形成濾餅層 62 2. 過濾介質(zhì) 織物介質(zhì) ，如棉、麻、絲、毛、合成纖維、金屬絲等編織成的濾布， 565?m，工業(yè)應(yīng)用廣泛 ； 堆積介質(zhì) ，細(xì)紗、木炭、石棉、硅藻土等細(xì)小堅硬的顆粒狀物質(zhì)堆積而成，多用于深床過濾。 多孔性固體介質(zhì) ，如多孔陶瓷，多孔塑料及多孔金屬制成的板式管。 13?m。 多孔膜 ：有機(jī)膜、無機(jī)膜。 1 ?m以下 過濾介質(zhì)的選擇 ：根據(jù)懸浮液中固體顆粒的含量及粒度范圍，介質(zhì)所能承受的溫度和化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度等因素考慮 。 63 3. 濾餅的壓縮性和助濾劑 可壓縮性濾餅 不可壓縮性濾餅 構(gòu)成濾餅的顆粒是不易變形的堅硬固體顆?！?p ，顆粒形狀及 e都無顯著變化，因此其單位厚度床層的流動阻力可以認(rèn)為是恒定的，如硅藻土和碳酸鈣等。 該濾餅由膠體構(gòu)成， △ p ，上述三者發(fā)生顯著變化，如 Al（ OH） 3等。 解決辦法： 加入助濾劑，使濾餅疏松而堅硬。 常用作助濾劑的物質(zhì)有：硅藻土、珍珠巖、炭粉、石棉粉等。 助濾劑的加法： 摻濾、預(yù)涂 64 第 3章 非均相物系的分離和固體流態(tài)化 概述 沉降分離 過濾 過濾操作原理 顆粒床層的特性及流體流過床層的壓降 65 床層體積床層體積－顆粒體積?e影響因素 ： 顆粒大小、形狀、粒度分布、充填方式等。 一般非均勻、非球形顆粒的亂堆床層： ～ 。均勻的球體最松排列時 : ，最緊密排列時 :。 1） 床層空隙率 e 66 2）床層的比表面積 ab 單位體積床層中具有的顆粒表面積（即顆粒與流體接觸的表面積） ,ab。 ???????用堆積密度表示用顆粒比表面積a 表示如忽略床層中顆粒間相互重疊的接觸面積）： dda sbb)1(66 e?? ???)1( e?? aa b 顆粒的 堆積密度 顆粒的 真實密度 67 定義： 床層截面上未被顆粒占據(jù)的、流體可以 自由通過的面積 ? 對亂堆床層，各向同性，床層自由截面積與床層截面積之比等于空隙率； ? 受壁效應(yīng)影響，壁面附近床層空隙率大于床層內(nèi)部。 改善壁效應(yīng)的方法通常是限制床層直徑與顆粒直徑之比不得小于某極限值。若床層的直徑比顆粒的直徑大得多，則壁效應(yīng)可忽略。 3）床層的自由截面積 68 u L 流體通過顆粒層產(chǎn)生壓降的主要原因： 1） 粘性摩擦阻力 2） 形體阻力 流體通過顆粒層的流動多呈爬流 ， 無邊界層脫體現(xiàn)象發(fā)生 ， 流動阻力主要為粘性摩擦阻力 ， 由顆粒層內(nèi) 固體表面積 大小決定 ， 而顆粒形狀并不重要 。 1） 床層的簡化模型 69 1)床層的簡化模型 u u L L d e 流體在固定床內(nèi)流動的簡化模型 (1)細(xì)管的全部流動空間等于顆粒床層的空隙容積； 細(xì)管的內(nèi)表面積等于顆粒床層的全部表面積 。 (2)細(xì)管長度 =床層高度 L。 假定 （ 保證單位體積表面積相等 ） ： 流體在固定床內(nèi)流動的簡化模型 70 1)床層的簡化模型 潤濕周邊流通截面積4deb??Va4ε V4b細(xì)管的全部內(nèi)表面積細(xì)管的流動空間 ???? ?e?? 1aa b? ?ee?? 14a床層體積 細(xì)管的當(dāng)量直徑： 71 2) 流體通過床層壓降的數(shù)學(xué)描述 ??221udLpebf ??)1(4ee?? ad eb壓降 真實流速 u u L L d e b 流體在固定床內(nèi)流動的簡化模型 u1 流體在固定床內(nèi)流動的簡化模型 euu ?1uAAu ?e1由質(zhì)量守恒得： 空床氣速 (表觀速度） 72 2)流體通過床層壓降的數(shù)學(xué)描述 2339。 )1( uaLp f?ee????23)1(8uaLp f?ee? ????39。 說明： λ′是 模型參數(shù) ，固定床的流動摩擦系數(shù)，須由實驗檢驗和測定。 73 3)模型參數(shù)的實驗測定 2339。 )1( uaLp f ?ee? ???bKRe?????e???)1(Re1??? auud ebb（ 1）康采尼實驗結(jié)果： 流速較低，床層雷諾數(shù) Reb2時： 322)1(5e?e uaLp f ???康采尼常數(shù) K′=5 康采尼方程 74 3)模型參數(shù)的實驗測定 （ 2）歐根實驗結(jié)果： 當(dāng) Reb＝ ～ 330時， 2339。 )1( uaLp f ?ee? ??? ???b?32322 )1()1( e ?ee ?e uauaLp f ?????)/(6 es da ??75 )()1()()1(1 5 032232esesfduduLp?e?e?e?e ?????Reb20時，層流流動，上式右邊第二項可忽略； Reb1000時，湍流流動，上式右邊第一項可忽略。 3)模型參數(shù)的實驗測定 （ 2）歐根實驗結(jié)果： 2339。 )1( uaLp f ?ee? ???76 第 3章 非均相物系的分離和固體流態(tài)化 概述 沉降分離 過濾 過濾操作原理 顆粒床層的特性及流體流過床層的壓降 過濾基本方程式 77 1. 濾液通過餅層的流動 1） 濾液通過餅層流動的特點 ? 屬于流體流經(jīng)固定床的情況； ? 濾餅厚度不斷增厚，壓力不變時，濾液通過速度減小； ? 顆粒尺寸小，濾液在濾餅層中的流動多處于層流區(qū)。 78 1. 濾液通過餅層的流動 2） 濾液通過濾餅層流動的數(shù)學(xué)描述 322 ()5 ( 1 )puaLee????c322)1(5 e ?e uaLp f ???可通過康采尼方程得到。 濾液通過濾餅層的壓差 濾液通過濾餅層的表觀流速 79 過濾速度 過濾速率 單位時間通過單位過濾面積的濾液體積，單位為m/s。 3c22d ()d 5 ( 1 )pVuA a Le? e ?????單位時間獲得的濾液體積，單位為 m3/s。 322 ()5 ( 1 )ApVaLe? e ????cdd80 Lap c?ee322 )1(5 ???3. 濾餅的阻力 ???????? ???Lpau c?ee223)1(5 阻力推動力?2235 ( 1 )ar ee??濾餅的比阻 反映了顆粒形狀 、 尺寸及床層的空隙率對濾液流動的影響 ， 為單位厚度床層的阻力 ， 單位 1/m2。 81 3. 濾餅的阻力 Lpu cr???反應(yīng)濾餅的影響 ， 與 濾餅層的性質(zhì)及 L有關(guān) ，單位為 1/m 。 Rpc???濾餅的阻力 R r L?82 仿照濾液穿過濾餅層的速度關(guān)系式： 過濾介質(zhì)阻力 , 1/m 可以寫出濾液穿過過濾介質(zhì)的速度關(guān)系式： RpLpAddVu cc????????r濾液通過過濾介質(zhì)的壓力降 mmRpAddVu?????83 ( )