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1、第三章、非均相混合物分离及固体流态化,3.2 过滤分离原理及设备 3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动 3.2.2 过滤操作的原理 3.2.3 过滤基本方程式 3.2.4 恒压过滤 3.2.5 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤 3.2.6 过滤常数的测定 3.2.7 过滤设备,3.2.8 滤饼的洗涤,1,滤饼的洗涤,洗涤滤饼的目的是回收滞留在颗粒缝隙间的滤液，或净化构成滤饼的颗粒。,单位时间内消耗的洗水容积,洗涤速率,洗涤时间,2,对于连续式过滤机及叶滤机等所采用的是置换洗涤法洗涤速率大致等于过滤终了时的过滤速率，即,滤饼的洗涤,3,板框压滤机采用的是横穿洗涤法，,因此,滤饼的洗涤,4,若洗水黏
2、度、洗水表压与滤液黏度、过滤压力差有明显差异时，依照过滤基本方程式，洗涤时间应做如下修正：,滤饼的洗涤,5,第三章、非均相混合物分离及固体流态化,3.2 过滤分离原理及设备 3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动 3.2.2 过滤操作的原理 3.2.3 过滤基本方程式 3.2.4 恒压过滤 3.2.5 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤 3.2.6 过滤常数的测定 3.2.7 过滤设备 3.2.8 滤饼的洗涤,3.2.9 过滤机的生产能力,6,一、间歇过滤机的生产能力,则生产能力的计算式为,一个操作周期的总时间为,卸渣、清理、装合等辅助操作时间,过滤时间,洗涤时间,7,二、连续过滤机的生产能力,连续
3、过滤机（以转筒真空过滤机为例）的特点是过滤、洗涤、卸饼等等操作在转筒表面的不同区域内同时进行。任何一块表面在转筒回转一周过程中都只有部分时间进行过滤操作。,一个操作周期就是转筒旋转一周所用时间：,转筒转速,8,在一个过滤周期内，转筒表面上任何一块过滤面积所经历的过滤时间均为：,浸没度,代入恒压过滤方程，得每小时所得滤液体积，即生产能力为：,二、连续过滤机的生产能力,9,当滤布阻力可以忽略时， Ve=0，则上式简化为：,二、连续过滤机的生产能力,10,第三章、非均相混合物分离及固体流态化,3.2 离心机 3.3.1 一般概念,11,一般概念,离心机是利用惯性离心力分离非均相混合物的机械。它既可用
4、于沉降操作，也可用于过滤操作。,离心机,12,过滤式 沉降式 分离式,分离方式,离心机的分类,间歇式 连续式,操作方式,立式 卧式,转鼓轴线的方向,一般概念,13,分离因数,常速离心机 高速离心机 超速离心机,一般概念,14,第三章、非均相混合物分离及固体流态化,3.3 离心机 3.3.1 一般概念,3.3.2 离心机的结构与操作简介（自学）,三足式离心机动画18,15,第三章、非均相混合物分离及固体流态化,3.4 固体流态化 3.4.1 流态化的基本概念,16,一、流态化现象,当流体由下向上通过固体颗粒床层时，随流速的增加，会出现以下几种情况,固定床阶段 流化床阶段 稀相输送床阶段,气 速
5、增 加,动画19,17,图3-31 不同流速时床层的变化,一、流态化现象,18,二、两种不同流化形式,散式流化,散式流化亦称均匀流化。其特点是固体颗粒均匀地分散在流化介质中。随流速增大，颗粒间的距离均匀增大，床层逐渐膨胀而没有气泡产生，并保持稳定的上界面。通常，两相密度差小的系统趋向于散式流化。大多数液固流化呈现“散式流化”。,散式流化,19,聚式流化,床层内分为两相，一相是空隙小而固体浓度大的气固均匀混合物构成的连续相，称为乳化相；另一相则是夹带有少量固体颗粒而以气泡形式通过床层的不连续相，称为气泡相。对于密度差较大的气固流化系统，一般趋向于形成聚式流化。,聚式流化,二、两种不同流化形式,2
6、0,三、流化床的主要特点,具有液体的某些性质,21,系统颗粒混和均匀，温度、浓度分布均匀 强化了颗粒与流体间的传热、传质 易于连续自动操作 颗粒易磨损 反混，颗粒在床层内的停留时间不均,三、流化床的主要特点,22,第三章、非均相混合物分离及固体流态化,3.4 固体流态化 3.4.1 流态化的基本概念,3.4.2 流化床的流体力学特性,23,一、流化床的压降,1. 理想流化床,图3-33 理想情况下p-u关系曲线,24,2. 实际流化床,图3-34 气体流化床实际p-u关系曲线,一、流化床的压降,25,二、流化床的不正常现象,腾涌现象,图3-35 腾涌发生后p-u关系曲线,26,2. 沟流现象,
7、图3-36 沟流发生后p-u关系曲线,二、流化床的不正常现象,27,三、流化床的操作范围,流化床的操作范围应在临界流化速度和带出速度之间。,1临界流化速度umf,实验测定： 实验装置如右图,28,三、流化床的操作范围,可得到如图3-34的曲线,临界流化速度,29,三、流化床的操作范围,经验关联式计算：,对于小颗粒,对于大颗粒,30,2带出速度 当流化床内气速达到颗粒的沉降速度时，大量颗粒会被流体带出器外，因此，颗粒带出速度即颗粒的沉降速度。,三、流化床的操作范围,31,3流化床的操作范围与流化数 带出速度与临界流化速度的比值反映了流化床的可操作范围。,对均匀细颗粒,对大颗粒,流化床实际操作速度
8、与临界流化速度的比值称为流化数。,三、流化床的操作范围,32,第三章、非均相混合物分离及固体流态化,3.4 固体流态化 3.4.1 流态化的基本概念 3.4.2 流化床的流体力学特性,3.4.3 流化床的浓相区高度与分离高度（自学）,33,第三章、非均相混合物分离及固体流态化,3.4 固体流态化 3.4.1 流态化的基本概念 3.4.2 流化床的流体力学特性 3.4.3 流化床的浓相区高度与分离高度,3.4.4 气力输送简介,34,一、概述,当气速大于颗粒的带出速度时，颗粒会被气流带出，并随气体一起流动，形成稀相输送床，利用这种方式来输送固体颗粒的方法称为气力输送（当输送介质为液体时称为水力输
9、送）。,气力输送,输送介质,通常是空气，对易燃易爆粉料，可采用惰性气体，如氮气等。,35,（1）可长距离连续输送，自动化操作，生产效率高。 （2）设备结构简单、紧凑，占地面积小，使用、维修方便。 （3）输送系统密闭，避免了物料的飞扬、受潮、受污染，改善了劳动条件。 （4）可在运输过程中（或输送终端同时进行粉碎、分级、加热、冷却以及干燥等操作。,气力输送的优点,一、概述,36,混合比R（或固气比）,单位质量气体所输送的固体质量，即,混合比在25以下（通常R=0.15）的气力输送称为稀相输送。混合比大于25的气力输送称为密相输送。,一、概述,37,二、稀相输送,（1）吸引式 （2）压送式,1. 稀
10、相输送的分类,2. 稀相输送的流动特性,（1）水平管内输送 （2）垂直管中的输送 （3）倾斜管中输送,38,三、密相输送,密相输送的特点是低风量高固气比，物料在管内呈流态化或柱塞状运动。此类装置的输送能力大，输送距离可长达1001000m，尾部所需的气固分离设备简单。由于物料或多或少呈集团状低速运动，物料的破碎及管道磨损较轻，但操作较困难。目前密相输送多用于水泥、塑料粉、纯碱、催化剂等粉料物料的输送。,39,图3-42 脉冲式密相输送,三、密相输送,40,练 习 题 目,思考题,作业题: 9、10、11,1一个完整的过滤操作周期包括哪几部分？ 2. 试分析提高回转真空过滤基转速的利弊。 3. 理想流化床和实际流化床的差别主要是什么？ 4. 流体与固体颗粒之间的相对运动可分为几种情况。,41,重力沉降,学 习 指 导,本章重点掌握的内容,离心沉降,重力沉降的基本原理 重力沉降设备降尘室的设计,离心沉降与重力沉降的差别 离心沉降设备旋风分离器的选型,42,过滤,学 习 指 导,流态化,过滤操作的原理 过滤基本方程式的推导思路 恒压过滤的计算 过滤常数的测定方法 过滤机生产能力的计算。,了解固体流态化的基本概念 了解气力输送过程的一般概念。,43,
