化工原理第三章講稿-修改(編輯修改稿)
2025-01-16 10:26 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 氣體在入口的流速 ui c) 根據(jù)分離效率或除塵要求， 求出臨界粒徑 dC d) 根據(jù) ui和 dc計(jì)算旋風(fēng)分離器的直徑 D e) 根據(jù) ui與 D計(jì)算旋風(fēng)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。 f) 校核分離效率與壓力降 2023/3/5 星期五 例： 氣體中所含塵粒的密度為 2023kg/m3， 氣體的流量為5500標(biāo) m3/h， 溫度為 500℃ ，密度為 ， 粘度為 10， 擬采用標(biāo)準(zhǔn)形式的旋風(fēng)分離器進(jìn)行除塵，要求分離效率不低于 90%，且知相應(yīng)的臨界粒徑不大于 10μm， 要求壓降不超過 700Pa， 試決定旋風(fēng)分離器的尺寸與個(gè)數(shù)。 解： 根據(jù)允許的壓強(qiáng)降確定氣體在入口的流速 ui ξ= 2023/3/5 星期五 按分離要求，臨界粒徑不大于 10μm， 故取臨界粒徑dc=10μm來計(jì)算粒徑的尺寸。 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。進(jìn)氣管截面積 每個(gè)旋風(fēng)分離器的氣體處理量為： 含塵氣體在操作狀況下的總流量為： 2023/3/5 星期五所需旋風(fēng)分離器的臺(tái)數(shù)為： 為滿足規(guī)定的氣體處理量、壓強(qiáng)降及分離效率三項(xiàng)指標(biāo)，需要直徑不大于 ，為了便于安排， 現(xiàn)采用四臺(tái)并聯(lián) 。校核壓力降與分離效率四臺(tái)并聯(lián)時(shí)，每臺(tái)旋風(fēng)分離氣分?jǐn)偟臍怏w處理量為： 為了保證指定的分離效率，臨界粒徑仍取為 10μm。2023/3/5 星期五校核 ΔP 或者從維持指定的最大允許壓降數(shù)值為前提，求得每臺(tái)旋風(fēng)分離器的最小直徑。 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)滿足氣量、壓強(qiáng)降及效率指標(biāo)。 倘若直徑 D， 則在規(guī)定的氣量下不能達(dá)到規(guī)定的分離效率。倘若直徑 D， 則在規(guī)定的氣量下，壓降將超出允許的范圍。 2023/3/5 星期五第三章 非均相物系分離一、過濾操作的基本概念二、過濾基本方程式三、恒壓過濾四、過濾常數(shù)的測(cè)定五、過濾設(shè)備六、濾餅的洗滌七、過濾機(jī)的生產(chǎn)能力第三節(jié) 過濾2023/3/5 星期五一、過濾操作的基本概念過濾的概念過濾 利用能讓液體通過而截留固體顆粒的多孔介質(zhì)（過濾介質(zhì)），使懸浮液中固液得到分離的單元操作。 過濾操作中所處理的懸浮液 濾漿 通過多孔介質(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 壓力過濾 。2023/3/5 星期五 過濾方式過濾 深床過濾 濾餅過濾 固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過濾介質(zhì)床層內(nèi)部 ，懸浮液中的顆粒直徑小于床層孔道直徑，當(dāng)顆粒隨流體在床層的曲折孔邊穿過時(shí)，便粘附在過濾介質(zhì)上。 適用于懸浮液中顆粒甚小且含量甚微（固相體積分率在 %以下）的場(chǎng)合 固體顆粒成餅層狀沉積于 過濾介質(zhì)表面 ，形成濾餅 適用于處理固相含量稍高（固相體積分率在 1%以上）的懸浮液。 2023/3/5 星期五 過濾介質(zhì) 過濾介質(zhì)是濾餅的支承物 ，應(yīng)具有下列條件： a) 多孔性 ，孔道適當(dāng)?shù)男?，?duì)流體的阻力小，又能截住要分離的顆粒。 b) 物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定， 耐熱，耐化學(xué)腐蝕。 c)足夠的機(jī)械強(qiáng)度 ，使用壽命長(zhǎng) d) 價(jià)格便宜工業(yè)常用的過濾介質(zhì)主要有 a) 織物介質(zhì)： 又稱 濾布 ，包括有棉、毛、絲等天然纖維，玻璃絲和各種合成纖維制成的織物，以及金屬絲織成的網(wǎng)能截留的粒徑的范圍較寬，從 幾十 μm到 1μm。2023/3/5 星期五優(yōu)點(diǎn)： 織物介質(zhì)薄，阻力小，清洗與更新方便，價(jià)格比較便宜，是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的過濾介質(zhì)。b)多孔固體介質(zhì) ：如素?zé)沾桑瑹Y(jié)金屬．塑料細(xì)粉粘成的多孔塑料，棉花餅等 這類介質(zhì)較厚，孔道細(xì)，阻力大， 能截留 1～ 3μm的顆粒 。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。d) 多孔膜 ：由高分子材料制成，膜很?。◣资?μm到 200μm）， 孔很小，可以分離小到 ,應(yīng)用多孔膜的過濾有超濾和微濾。2023/3/5 星期五助濾劑 濾餅不可壓縮濾餅 : 顆粒有一定的剛性，所形成的濾餅并不因所受的壓力差而變形 可壓縮濾餅 : 顆粒比較軟，所形成的濾餅在壓差的作用下變形，使濾餅中的流動(dòng)通道變小，阻力增大。加入助濾劑可減少可壓縮濾餅的流動(dòng)阻力加入方法預(yù)涂 將助濾劑混在濾漿中一起過濾 用助濾劑配成懸浮液，在正式過濾前用它進(jìn)行過濾，在過濾介質(zhì)上形成一層由助濾劑組成的濾餅。 2023/3/5 星期五二、過濾基本方程式濾液通過餅層的流動(dòng) 空隙率 :單位體積床層中的空隙體積，用 ε表示。 ε=空隙體積 / 床層體積 m3/m3顆粒比表面積： 單位體積顆粒所具有的表面積，用 a表示。 a=顆粒表面 / 顆粒體積 de=4水力半徑 =4管道截面積 / 潤(rùn)濕周邊顆粒床層的當(dāng)量直徑可寫為：2023/3/5 星期五De=4流通截面積 流道長(zhǎng)度 ∕潤(rùn)濕周邊長(zhǎng)度 流道長(zhǎng)度De=4流道容積 ∕流道表面積 取面積為 1m2厚度為 1m 的濾餅考慮：床層體積＝ 11＝ 1m3 流道容積＝ 1ε＝ εm3 流道表面積＝（ 1－ ε） a m2所以床層的當(dāng)量直徑為 ：濾液通過餅層的流動(dòng)的壓降 ，(1) (2)2023/3/5 星期五濾液通過餅床層的流速與壓強(qiáng)降的關(guān)系為： 比例常數(shù) K’與濾餅的空隙率、粒子形狀、排列及粒度范圍等因素有關(guān)。對(duì)于顆粒床層的滯流流動(dòng)， K’ 值可取為 5?！?過濾速度表達(dá)式2023/3/5 星期五過濾速率與過濾速度過濾速率 過濾速度單位時(shí)間獲得的濾液體積稱為過濾速率 定義表達(dá)式濾餅的阻力 令 —— 濾餅的比阻 ， 1/m2 單位時(shí)間通過單位過濾面積的濾液體積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的平均流速通過厚度為 1m的濾餅層時(shí)，所產(chǎn)生的壓強(qiáng)降 。 反映了顆粒形狀、尺寸及床層空隙率對(duì)濾液流動(dòng)的影響 床層空隙率 ε愈小及顆
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