【正文】 氣力輸送 輸送介質(zhì) 通常是空氣 ， 對(duì)易燃易爆粉料 ， 可采用惰性氣體 ， 如氮?dú)獾?。 1．臨界流化速度 umf 實(shí)驗(yàn)測(cè)定： 實(shí)驗(yàn)裝置如右圖 三 、 流化床的操作范圍 可得到如圖 334的曲線 臨界流化速度 三 、 流化床的操作范圍 經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算： 對(duì)于小顆粒 對(duì)于大顆粒 2 ()1650psmfdgu?????2 ()2 4 . 5psmfdgu?????2． 帶出速度 當(dāng)流化床內(nèi)氣速達(dá)到顆粒的沉降速度時(shí) ， 大量顆粒會(huì)被流體帶出器外 ， 因此 ， 顆粒帶出速度即顆粒的沉降速度 。 大多數(shù)液－固流化呈現(xiàn)“ 散式流化 ” 。 流態(tài)化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)、用途： 用途：① 實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng) —— 硫鐵礦焙燒 ② 干燥固體物料 —— 流化干燥（如：谷物干燥、粉料干燥） ③ 吸附傳質(zhì)分離 —— 流化床吸咐與再生（活性炭吸附、工業(yè)觸媒再生） ④ 氣力輸送 —— 煤粉、散裝水泥遠(yuǎn)距離輸送、噴粉技術(shù) ⑤ 物料混合分散、機(jī)械分離 ? 優(yōu)點(diǎn)：① 對(duì)操作而言：便于連續(xù)化、自動(dòng)化 ② 對(duì)反應(yīng)而言：傳質(zhì)傳熱均勻、便于調(diào)節(jié) ? 例：催化反應(yīng)：顆粒比表面大、傳質(zhì)速率高 ? 干燥過(guò)程：干燥傳質(zhì)面大、溫度均勻 一 、 流態(tài)化現(xiàn)象 當(dāng)流體由下向上通過(guò)固體顆粒床層時(shí) ，隨流速的增加 ， 會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況 固定床階段 流化床階段 稀相輸送床階段 氣 速 增 加 圖 331 不同流速時(shí)床層的變化 一 、 流態(tài)化現(xiàn)象 二 、 兩種不同流化形式 散式流化 散式流化亦稱均勻流化 。 問(wèn)轉(zhuǎn)鼓每分鐘多少轉(zhuǎn)才能維持與板框過(guò)濾機(jī)同樣的生產(chǎn)能力 ？ 假設(shè)濾餅不可壓縮 。 過(guò)濾操作在 20℃ 、 恒定壓差下進(jìn)行 ， 過(guò)濾常數(shù) K=?105m2/s，qe=， 濾餅體積與濾液體積之比 = m3/m3， 濾餅不洗滌 ， 卸渣 、 重整等輔助時(shí)間為 10分鐘 。已知濾餅中固相分率（體）為 60% ，濾餅不可壓縮，過(guò)濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)。 DwVTVQ??? ????3 6 003 6 002． 連續(xù)過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力 (1)操作周期與過(guò)濾時(shí)間 間歇過(guò)濾機(jī) ： 部分時(shí)間 ， 全部面積 — ?過(guò)濾 連續(xù)過(guò)濾機(jī) ： 部分面積 ， 全部時(shí)間 — ?過(guò)濾 轉(zhuǎn)筒過(guò)濾機(jī)，轉(zhuǎn)速為 n ， 則 T=60/n 轉(zhuǎn)筒表面浸入分?jǐn)?shù)： 360/浸入角度??過(guò)濾時(shí)間 :θ ＝ φ T=60φ /n （ 2）生產(chǎn)能力 由恒壓過(guò)濾方程式 )()( 22 ee KAVV ?? ???可知轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)一周所得的濾液體積為 eeee VnKAVKAV ?????? )60()( 22 ????生產(chǎn)能力為 ])60([6060 22 nVnnKAnVQ ee ???? ??忽略濾布阻力， θ e=0,Ve=0 ?? KnAnKAnQ 46 56060 2 ??例 1： 用一板框過(guò)濾機(jī) ， 對(duì)某種懸浮液進(jìn)行恒壓過(guò)濾 ， 過(guò)濾時(shí)間為 20min,得到濾液20m3, 濾餅不洗滌 ， 拆裝時(shí)間為 15min,濾餅不可壓縮 ， 介質(zhì)阻力可忽略不計(jì) 。 在一個(gè)過(guò)濾操作循環(huán)中，過(guò)濾裝置的拆裝、整理、重裝等所占的輔助時(shí)間 θ D是固定的，而過(guò)濾 θ 及洗滌時(shí)間 θ W卻要隨產(chǎn)量的增加而增加。,為常數(shù)單位時(shí)間消耗的洗水量洗滌速率下在恒定操作洗滌過(guò)程中餅層不增厚洗水中不含固相洗滌速率與過(guò)濾末速率的關(guān)系？ (1)葉濾機(jī)： 置換洗滌法 特點(diǎn) ：洗滌液流經(jīng)濾餅通道與過(guò)濾終了時(shí)濾液通道相同 （ L+Le） W=（ L+Le） E AW=AE 22)(2)()(2)()(KAVVVddVVVVKAddVddVWeWWWeEW??????????洗滌速率 洗滌時(shí)間 (2)板框過(guò)濾機(jī) ：橫穿洗滌法 特點(diǎn) ：過(guò)濾終了，濾液通過(guò)濾餅層的厚度為框厚的一半，過(guò)濾面積為全部濾框面積的 2倍。 ? 如果洗滌液量為 VW ，則濾餅的洗滌時(shí)間為 θ W ? 洗滌液用量取決于對(duì)濾渣的質(zhì)量要求或?yàn)V液的回收要求。如濾液為水溶液，一般就用水洗滌。s ，過(guò)濾介質(zhì)阻力可以忽略， 試求： （ 1）每平方米過(guò)濾面積上獲得 過(guò)濾時(shí)間； （ 2）若將此過(guò)濾時(shí)間延長(zhǎng)一倍，可再得濾液多少？ 解： （ 1）過(guò)濾時(shí)間 已知過(guò)濾介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)的恒壓過(guò)濾方程式為： 單位面積上所得濾液量 q=?過(guò)濾常數(shù) 對(duì)于不可壓縮濾餅 ， s=0, 常數(shù) ， 已知 = 103Pa 球形顆粒的比表面為 = 103Pa 200% （ 4）過(guò)濾面積恒定，則所得的濾液量與過(guò)濾時(shí)間的 __次方成正比，而對(duì)一定的濾液量則需要的過(guò)濾時(shí)間與過(guò)濾面積的 __次方成 __比。 在不同壓差 ? p 下進(jìn)行恒壓過(guò)濾實(shí)驗(yàn)，求得一系列與之對(duì)應(yīng)的過(guò)濾常數(shù) K， 再通過(guò)上式回歸出濾餅常數(shù) k 和壓縮指數(shù) s。 ： 已知過(guò)濾面積 A和操作壓差△ p，求能處理的懸浮液量，或已知濾面積和懸浮液處理量 ,求所需的操作壓差△ p (3)恒速過(guò)濾 在恒速過(guò)濾過(guò)程中，過(guò)濾速度保持恒定，因?yàn)V餅不斷變厚致使阻力逐漸增加，過(guò)濾壓差要不斷增大（與 θ 成正比）。s)或 m2／ (Pa 工業(yè)上所使用的過(guò)濾機(jī)大多為間歇式，不宜于在整個(gè)過(guò)程中都采用恒壓過(guò)濾或恒速過(guò)濾。1esqqvrpddq??????3 3 3m m mK g K g K g??懸 浮 液 固 體 液 體懸 浮 液 懸 浮 液 懸 浮 液PP1? ? ?? ? ? ???? （ ）PP// 1 /???? ? ? ????（ ）所以 ?過(guò)濾過(guò)程的數(shù)學(xué)描述 ?物料衡算 ?對(duì)固體顆粒在液體中不發(fā)生溶脹（體積無(wú)變化）的物系，以每 Kg懸浮液為基準(zhǔn)，按體積加和原則可得 : ? 總物料體積衡算 V V LA??懸固體體積衡算 1V LA????懸 （ ）所以 1V L A L A??? ? ?（ ） （ ）11VLqA??? ? ? ???? ? ? ?? Lq??? 對(duì)一定的懸浮液 一定 ,若濾餅 一定， 一般 ，則 ?1Lq????提高過(guò)濾生產(chǎn)能力的措施 ? 助濾劑 ： 改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)，使之較為疏松且不被壓縮，則可提高過(guò)濾與洗滌速率。 防止可壓縮性濾餅堵塞毛細(xì)孔。 ? 2） 過(guò)濾介質(zhì)的要求： ? ① 多孔、阻力小、有良好的截留分離作用。可截留的最小顆粒的直徑為 565微米。 固體顆粒并不形成濾餅，而是沉積于較厚的粒狀對(duì)濾介質(zhì)床層內(nèi)部的過(guò)濾操作。 發(fā)展： ① 離心沉降； ② 過(guò)濾： 壓濾、真空過(guò)濾、離心過(guò)濾。如果已知?dú)饬髦袎m粒的質(zhì)量分率 xi，且又知分級(jí)效率曲線，則可按下式計(jì)算總效率，即： ???nipiix10???壓降 能量損失 —— 進(jìn)氣管、排氣管、器壁、各各局部，氣旋 常表示為 22iup ????阻力系數(shù)實(shí)測(cè) 經(jīng)驗(yàn) 2116DAB??（ 3） 選型與計(jì)算 ? A、 B —— 進(jìn)口截面積 ? D1 —— 排氣管直徑 有時(shí)也把旋風(fēng)分離器的分級(jí)效率 標(biāo)繪成粒徑比 的函數(shù)曲線， d50是分級(jí)效率恰為 50%的顆粒直徑，稱為 分割粒徑 (dpc 或 d50)。（徑向運(yùn)動(dòng)） ?1） 旋風(fēng)分離器性能估算 ? —— 臨界分離粒徑 dc 各部分尺寸 —— 按比例 (見(jiàn)教材 ) （ 2） 分離性能估計(jì) ?能被分離出的最小顆粒直徑 —— 臨界直徑 dc 假定 Ut保持不變， ?ui 穿越最大氣層厚 =B 相對(duì)運(yùn)動(dòng)為層流 Stokes公式可用 將 g換為 mi Ru /2Rm平均旋轉(zhuǎn)半徑 misrRudu??1822?顆粒沉降速度 假設(shè) (2)?沉降時(shí)間 2218ismr udBRuB????氣芯前圈數(shù) =N 運(yùn)行距離 NRm?2?有效停留時(shí)間 imuNR?2?某一粒徑能 (100%)被分離出的條件 其穿越 B所需時(shí)間 〈 停留時(shí)間 imismr uNRudBRuB ??? 21822 ?? csidNuBd ?????9一般取 Ｎ ＝ ５ dc～ 氣體性能、結(jié)構(gòu)、處理量 假定勉強(qiáng)，粗略估計(jì) ?分離效率 粒級(jí)效率 ? : 混合物經(jīng)旋風(fēng)分離器后某一 (范圍的 )粒徑被分離出來(lái)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) ddc的顆粒 ?=1 如顆粒入器時(shí)均布， 與器壁距離 B‘的所有顆粒所占分率 BB /39。 故易在出灰口產(chǎn)生漏風(fēng)，使效率下降，必須采取密封。 分離因數(shù)是離心分離設(shè)備的 重要指標(biāo) 。 Rud Ts236 ??Rud T 236 ??2422 rud ???Rudu Tsr23)(4???? ??RuT 2如果上述 三個(gè)力達(dá)到平衡 ，則 平衡時(shí)顆粒在徑向上相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度 ur， 便是它在此位置上的離心沉降速度。阻力 (與顆粒徑向運(yùn)動(dòng)方向相反，其方向?yàn)檠匕霃街赶蛑行?)。 RuT 2顯然，慣性離心力場(chǎng)強(qiáng)度不是常數(shù)，隨位置及切向速度而變， 其方向 是沿旋轉(zhuǎn)半徑從 中心指向外周 。 ? 離心沉降原理 ? 離心沉降利用沉降設(shè)備使流體和顆粒旋轉(zhuǎn)，在 離心力作用下 ，由于流體和顆粒間存在 密度差 ，所以顆粒沿徑向與流體產(chǎn)生 相對(duì)運(yùn)動(dòng) ，從而使顆粒和流體 分離 。 3) 分級(jí)器 ? 利用重力沉降可將懸浮液中不同粒度的顆粒進(jìn)行粗略的分離 ， 或?qū)煞N不同密度的顆粒進(jìn)行分類(lèi) ， 這樣的過(guò)程統(tǒng)稱為分級(jí) ， 實(shí)現(xiàn)分級(jí)操作的設(shè)備稱為分級(jí)器 。 ? 所以沉降槽的加料口以下的增濃段必須有足夠的高度，以保證壓緊沉渣所需要的時(shí)間。 ? 經(jīng)沉降槽處理后的沉渣內(nèi)仍有約 50%的液體。 ? 連續(xù)沉降槽是底部略成錐狀的大直徑淺槽 ， ? 如圖 36所示 。 所以 ， 沉降槽又稱為 增濃器和澄清器 。 現(xiàn)需使用此降塵室處理常壓下的煙氣 。 核算沉降流型 由于各種尺寸顆粒在降塵室內(nèi)的 停留時(shí)間均相同，故 40 μm顆粒的回收率也可用其沉降速度 u`t與 ut之比來(lái)確定， 在斯托克斯定律區(qū)則為 回收率 =u’t /ut=(d’/dmin)2=(40／ )2= 即回收率為 ％。試求： （ 1）可完全回收的最小顆粒直徑； (2) 粒徑為 40 ?m的顆粒的回收百分率 . （ 3）如將降塵室改為多層以完全回收 10?m的顆粒，求多層降塵室的層數(shù)。 例題 2 采用降塵室回收常壓爐氣中所含球形固體顆粒。由于所處理的氣體中粉塵顆粒的大小不均，因此，作設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以所需分離的最小顆粒直徑為基準(zhǔn)。常用的隔板間距為 40～ 100mm ? ?lbVAVgdu Ssst????02m i n18 ???（ 4） 補(bǔ)充說(shuō)明 ① 氣體均布重要性 —— 入口錐形 ② 橫截面大 —— 操作氣速低 ?不被卷起 底面積大 —— 分離效率高 為提高氣體處理量，室內(nèi)以水平隔板將降塵室分割居若干層，稱為 多層降塵室 。 重力沉降分離設(shè)備 (1)單層降塵室 （ 1） 工作原理 氣體入室 ?減速 顆粒的沉降運(yùn)動(dòng) amp。 圖 32 關(guān)系曲線 Ret? ?阻力系數(shù) ~Re0關(guān)系圖 1) 降塵室 作用： 分離氣體中塵粒的重力沉降設(shè)備。 （ 1）流體的粘度 在滯流沉降區(qū)內(nèi)，由流體粘性引起的表面摩擦力占主要地位。 外力場(chǎng)有重力場(chǎng)和離心力場(chǎng) ， 沉降： 顆粒物質(zhì)受重力、離心力、或其他電、磁力而從分散介質(zhì)中分離的過(guò)程稱為沉降。 L— 床層高度， m； deb－床層流道的當(dāng)量直徑， m； u1－流體在床層內(nèi)的實(shí)際流速， m/s； u1與按整個(gè)床層截面計(jì)算的空床流速 u的關(guān)系為： 1uu??3( 1 )/2fpL u????? ??212u