【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(guān)系為拋物線方程 當(dāng)介質(zhì)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(shù) 由物料特性及過濾壓強差所決定 ， m2/s θe和 qe —— 介質(zhì)常數(shù) 反映過濾介質(zhì)阻力大小 ， s及 m3/m2 當(dāng)介質(zhì)阻力可以忽略時 ， ?Kq ?2例 2022/10/24 例： 過濾一種固體顆體積分?jǐn)?shù)為 ,濾餅含水的體積分?jǐn)?shù)為 0 . 5 ,顆粒不可壓縮 ,經(jīng)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(shù)。 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(guān)系式 可壓縮濾餅的情況比較復(fù)雜 ， 它的比阻是兩側(cè)壓強差的函數(shù) ， sPrr )(39。 2022/10/24 過濾基本方程式 濾餅厚度 L與當(dāng)時已經(jīng)獲得的濾液體積 V之間的關(guān)系為： VLA ?? AVL ??ν—— 濾餅體積與相應(yīng)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(zhì)層的速度關(guān)系式 ： mmRPAddV???? 式中： ΔP=ΔPC+ΔPm， 代表濾餅與濾布兩側(cè)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(dāng)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(dāng)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(guān)系為： 21 Lpdu ce??? （ 2） 在與過濾介質(zhì)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(guān)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(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 。 2022/10/24 優(yōu)點： 織物介質(zhì)薄 ， 阻力小 ， 清洗與更新方便 ， 價格比較便宜 ， 是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的過濾介質(zhì) 。 b) 物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 ， 耐熱 ， 耐化學(xué)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(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 。 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 。 ㈤ 旋液分離器 旋液分離器（ hydraulic cyclone）是用于分離懸浮液，其結(jié)構(gòu)特點與旋風(fēng)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(fēng)分離氣分?jǐn)偟臍怏w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(fēng)分離器的臺數(shù)為： 39。 由 ui與 dc計算 D mNuBdsic610109 ??????? N=5 ???92cis duNB ? ? ?? ?526 0 0 05?????????? ??2022/10/24 旋風(fēng)分離器的直徑 ： D=4B=4 = 根據(jù) D與 ui計算每個分離器的處理量 ， 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 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(biāo) m3/h， 溫度為 500℃ ， 密度為 0 . 43kg/m3， 粘度為 ， 擬采用標(biāo)準(zhǔn)形式的旋風(fēng)分離器進行除塵 ， 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)分離器的尺寸與個數(shù) 。 2022/10/24 步驟： a) 根據(jù)具體情況選擇合適的型式 ， 選型時應(yīng)在高效率與地阻力者之間作權(quán)衡 ， 一般長 、 徑比大且出入口截面小的設(shè)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(fēng)分離器 ， 制定了標(biāo)準(zhǔn)流型系列， 如 CLT,CLT/A,CLP/A,CLP/B以及 擴散式旋風(fēng)分離器 。 主體結(jié)構(gòu)與各部分尺寸比例的優(yōu)化 ： 根據(jù)流場與顆粒流動規(guī)律設(shè)計旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu) ， ㈣ 旋風(fēng)分離器的選型與計算 2022/10/24 一般 細(xì)長的旋風(fēng)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(fēng)分離器的型式 旋風(fēng)分離器的形式多種多樣，主要是在對標(biāo)準(zhǔn)型式的旋風(fēng)分離器的改進設(shè)計出來的。 對于標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器 050 ???iuDd ?2022/10/24 壓力降 氣體通過旋風(fēng)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(zhuǎn)所產(chǎn)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(shè)備 ξc的值也不同 ， 要通過實驗測定 ， 對于標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)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(fēng)分離器進口處已很靠近壁面 ， 在停留時間內(nèi)能夠達到壁面上 有些在器內(nèi)聚結(jié)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(fēng)分離器的氣流嚴(yán)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(zhuǎn)半徑 R可取平均值 Rm， 并用進口速度 ui代替 ut。 旋風(fēng)分離器的處理量 hBuV i ???㈢ 旋風(fēng)分離器的性能 2022/10/24 臨界粒徑 判斷旋風(fēng)分離器 分離效率高低的重要依據(jù)是臨界粒徑 。 氣體處理量 旋風(fēng)分離器的處理量由入口的氣速決定 ， 入口氣體流量是旋風(fēng)分離器最主要的操作參數(shù) 。氣體中所夾帶的塵粒在隨氣流旋轉(zhuǎn)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(cè)的矩形進氣管以切線方向進入，藉此來獲得器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動。 例如；當(dāng)旋轉(zhuǎn)半徑 R=， 切向速度 ur=20m/s時 ， 求分離因數(shù) 。 ? ?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(shù)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(xì)的非均相物系 。這時，可以在溶膠中加入少量電解質(zhì)，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(nèi)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(shè)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(shè)沉降在斯托克斯區(qū)： 2022/10/24 ? ? gudst????? 18m in ? ? 8 0 0 0 0 2