【正文】 2 KAVVV e ??兩式相加 ， 得： )()( 22 ee KAVV ?? ???——恒壓過濾方程式 表明： 恒壓過濾時 ， 濾液體積與過濾時間的關系為拋物線方程 當介質阻力可以忽略時 ， Ve=0， θe=0， 過濾方程式則變?yōu)? ?22 KAV ?AVqAVq ee ?? 及令 2022/10/24 ee Kq ??2 ?Kqqq e ?? 22）（）（ ee Kqq ?? ??? 2 ——恒壓過濾方程 K —— 過濾常數 由物料特性及過濾壓強差所決定 ， m2/s θe和 qe —— 介質常數 反映過濾介質阻力大小 ， s及 m3/m2 當介質阻力可以忽略時 ， ?Kq ?2例 2022/10/24 例： 過濾一種固體顆體積分數為 ,濾餅含水的體積分數為 0 . 5 ,顆粒不可壓縮 ,經實驗測定濾餅比阻為 1011m2,水的粘度為 10 3 。 對于一定的懸浮液， μ,r’及 ν均可視為常數。 恒壓過濾時，濾餅不斷變厚致使阻力逐漸增加。 對于不可壓縮濾餅 ， s=0。 s=0～ 1,對于不可壓縮濾餅 ， s=0。 2022/10/24 （ 7） 式就可以寫成 )(AVVrvPAddVe?????)(2eVVrvPAddV?????—— 過濾速率的一般關系式 可壓縮濾餅的情況比較復雜 ， 它的比阻是兩側壓強差的函數 ， sPrr )(39。 2022/10/24 過濾基本方程式 濾餅厚度 L與當時已經獲得的濾液體積 V之間的關系為： VLA ?? AVL ??ν—— 濾餅體積與相應的濾液體積之比 ， 無因次 ， m3/m3 。 可用濾液通過串聯(lián)的濾餅與濾布的 總壓強降來表示過濾推動力 ， 用 兩層的阻力之和來表示總阻力 。 2022/10/24 濾液穿過過濾介質層的速度關系式 ： mmRPAddV???? 式中： ΔP=ΔPC+ΔPm， 代表濾餅與濾布兩側的總壓強降 ，稱為過濾 壓強差 。 反映了顆粒形狀 、 尺寸及床層空隙率對濾液流動的影響 床層空隙率 ε愈小及顆粒比表面積 α愈大 ， 則床層愈致密 ，對流體流動的阻滯作用也愈大 。 對于顆粒床層的滯流流動 ， K’值可取為 5。 a=顆粒表面 / 顆粒體積 de=4 水力半徑 =4管道截面積 / 潤濕周邊 顆粒床層的當量直徑可寫為： 二 、 過濾基本方程式 2022/10/24 de∝ 流通截面積 流道長度 ∕潤濕周邊長度 流道長度 de∝ 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＝ 1 1＝ 1m3 流道容積＝ 1 ε＝ εm3 流道表面積＝顆粒體積 顆粒比表面＝ （ 1－ ε） a m2 所以床層的當量直徑為 ： 濾液通過餅層的流動常屬于滯流流型 ， lpdu?322?? )1( ad e ????(1) 2022/10/24 濾液通過餅床層的流速與壓強降的關系為： 21 Lpdu ce??? （ 2） 在與過濾介質層相垂直的方向上床層空隙中的濾液流速 u1與按整個床層截面積計算的濾液平均流速 u之間的關系為 ： /1 ?uu ? （ 3） 將 （ 1） 、 （ 3） 代入 （ 2） 并寫成等式 )()1(122339。 2022/10/24 濾液通過餅層的流動 空隙率 :單位體積床層中的空隙體積，用 ε表示。 2022/10/24 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 ， 使濾餅中的流動通道變小 ，阻力增大 。 c) 堆積介質： 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 。 2022/10/24 優(yōu)點： 織物介質薄 ， 阻力小 ， 清洗與更新方便 ， 價格比較便宜 ， 是工業(yè)上應用最廣泛的過濾介質 。 b) 物理化學性質穩(wěn)定 ， 耐熱 ， 耐化學腐蝕 。 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 ） 的場合 固體顆粒成餅層狀沉積于 過濾介質表面 ，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 。 過濾操作中所處理的懸浮液 濾漿 通過多孔介質的液體 濾液 被截留住的固體物質 濾渣 （ 濾餅 ） 實現(xiàn)過濾操作的外力有重力 、 壓力 、 離心力 ， 化工中應用最多的是 壓力過濾 。 ㈤ 旋液分離器 旋液分離器（ hydraulic cyclone）是用于分離懸浮液，其結構特點與旋風分離器類似。 倘若直徑 D， 則在規(guī)定的氣量下不能達到規(guī)定的分離效率 。 2022/10/24 ΔP=700Pa ui=82DAB ?iSuV 39。?????校核 ΔP 239。 8DVABVu Ssi ??2022/10/24 ???????????????239。 isc uNBd???9?4DB ?239。 校核壓力降與分離效率 四臺并聯(lián)時 ， 每臺旋風分離氣分攤的氣體處理量為： smVV ss / 339。 sm /5 3 7 3???含塵氣體在操作狀況下的總流量為： smV S / 50027376005500 3????2022/10/24 所需旋風分離器的臺數為： 39。 由 ui與 dc計算 D mNuBdsic610109 ??????? N=5 ???92cis duNB ? ? ?? ?526 0 0 05?????????? ??2022/10/24 旋風分離器的直徑 ： D=4B=4 = 根據 D與 ui計算每個分離器的處理量 ， 再根據氣體流量確定旋風分離器的數目 。 f) 校核分離效率與壓力降 2022/10/24 例： 氣體中所含塵粒的密度為 2022kg/m3， 氣體的流量為5500標 m3/h， 溫度為 500℃ ， 密度為 0 . 43kg/m3， 粘度為 ， 擬采用標準形式的旋風分離器進行除塵 ， 要求分離效率不低于 90%， 且知相應的臨界粒徑不大于 10μm， 要求壓降不超過 700Pa， 試決定旋風分離器的尺寸與個數 。 2022/10/24 步驟： a) 根據具體情況選擇合適的型式 ， 選型時應在高效率與地阻力者之間作權衡 ， 一般長 、 徑比大且出入口截面小的設備效率高且阻力大 ， 反之 ， 阻力小效率低 。 目前 ， 我國已定型了旋風分離器 ， 制定了標準流型系列， 如 CLT,CLT/A,CLP/A,CLP/B以及 擴散式旋風分離器 。 主體結構與各部分尺寸比例的優(yōu)化 ： 根據流場與顆粒流動規(guī)律設計旋風分離器的結構 ， ㈣ 旋風分離器的選型與計算 2022/10/24 一般 細長的旋風分離器效率高 ， 但超過一定限度 ， 分離效率的提高不明顯 ， 而壓降卻增加 。 2022/10/24 旋風分離器的型式 旋風分離器的形式多種多樣，主要是在對標準型式的旋風分離器的改進設計出來的。 對于標準旋風分離器 050 ???iuDd ?2022/10/24 壓力降 氣體通過旋風分離器時 ， 由于進氣管 、 排氣管及主體器壁所引起的摩擦阻力 ， 氣體流動時的局部阻力以及氣體旋轉所產生的動能損失造成了氣體的壓強降 ， 22ic up ???? 對型式不同或尺寸比例不同的設備 ξc的值也不同 ， 要通過實驗測定 ， 對于標準旋風分離器 ξc=。 2022/10/24 實測的粒級效率曲線 ， 直徑小于 10μm的顆粒 ， 也有可觀的分離效果 ， 而直徑大于 dc的顆粒 ， 還有部分未被分離下來 直徑小于 dc的顆粒中 有些在旋風分離器進口處已很靠近壁面 ， 在停留時間內能夠達到壁面上 有些在器內聚結成了大的顆粒 ， 因而具有較大的沉降速度 直徑大于 dc的顆粒 氣體渦流的影響 ， 可能沒達到器壁 。 如圖 ， 臨界粒徑約為10μm。 b)入口氣速 ui愈大 ， dc愈小 ， 效率愈高 。 2022/10/24 imiscmuNRudBR ??? 21822 ?isc uNBd???9?? —— 臨界粒徑的表達式 2） 臨界粒徑的影響因素 a) 由 isc uNBd???9? ， 知 Bdc ?即 臨界粒徑隨分離器尺寸的增大而增大 。 1） 臨界粒徑的計算式 a) 進入旋風分離器的氣流嚴格按照螺旋形路線作等速運動 ， 且切線速度恒定 ， 等于進口氣速 ut=ui； b) 顆粒沉降過程中所穿過的氣流厚度為進氣口寬度 B ? ???????????Rudu Tsr2218 ??? 表示 c) 顆粒在滯流情況下做自由沉降 ， 徑向速度可用 2022/10/24 ∵ ρρS， 故 ρ可略去 ， 而旋轉半徑 R可取平均值 Rm， 并用進口速度 ui代替 ut。 旋風分離器的處理量 hBuV i ???㈢ 旋風分離器的性能 2022/10/24 臨界粒徑 判斷旋風分離器 分離效率高低的重要依據是臨界粒徑 。 氣體處理量 旋風分離器的處理量由入口的氣速決定 ， 入口氣體流量是旋風分離器最主要的操作參數 。氣體中所夾帶的塵粒在隨氣流旋轉的過程中，由于密度較大，受離心力的作用逐漸沉降到器壁，碰到器壁后落下，滑向出灰口。如前頁圖所示，上部為圓筒形、下部為圓錐形；含塵氣體從圓筒上側的矩形進氣管以切線方向進入，藉此來獲得器內的旋轉運動。 例如；當旋轉半徑 R=， 切向速度 ur=20m/s時 ， 求分離因數 。 ? ?Rudu tsr ????34 2?? 離心沉降速度與重力沉降速度的比較 表達式 ：重力沉降速度公式中的 重力加速度改為離心加速度 數值： 重力沉降速度基本上為 定值 離心沉降速度為 絕對速度在徑向上的分量 ， 隨顆粒在 離心力場中的 位置而變 。 2022/10/24 離心沉降： 依靠慣性離心力的作用而實現(xiàn)的沉降過程 適于分離兩相密度差較小 ， 顆粒粒度較細的非均相物系 。這時，可以在溶膠中加入少量電解質，促進微小的顆粒絮凝成較大顆粒。 2022/10/24 澄清液從槽的周邊溢流出去，稱為溢流（ over flow）；底部排出的稠漿稱為底流（ under flow）。（內部沉降分為上部自由沉降和下部干擾沉降）大的增稠器直徑可達 10～ 100 m，深 ～ 4m（為什么？）。如果為了分離液體而得到稠漿的設備，就是增稠器（ thickener）。 粒徑為 10μm的顆粒的沉降必在滯流區(qū) ， ? ? ? ? ? ? smgdu st /1836252??????? ?????? ? ??1??tSbl uVn 15 6 3 ????? ?? 取 33層 板間距為 1?? nHh m0 75 1335 ???2022/10/24 （二）沉降槽（增稠器） 懸浮液放在大型容器中，其中的固體顆粒在重力下沉降，達到澄清液與稠漿的操作，稱為沉聚（ sedimentation）。 直徑為 40μm的顆粒被回收的百分率為： %%1 0 05 6 2 3 39。 假設沉降在斯托克斯區(qū)： 2022/10/24 ? ? gudst????? 18m in ? ? 8 0 0 0 0 2