非均相物系分离.ppt
考虑滤饼的可压缩性一般情况下s=0.2-0.8,不可压缩滤饼s=0五、可压缩滤饼的过滤基本方程第28页,共47页,星期日,2025年,2月5日若过滤过程中保持过滤推动力(压差)不变,则称为恒压过滤。对于指定滤浆的恒压过滤,K为常数。3.4.1.3恒压过滤令则k:表征过滤物料特性的常数,m4/N.s;K:滤饼常数,m2/s(由物料特性及过滤压强所决定的常数)0-θe0-Veθe-θ+θeVe-V+Ve令第29页,共47页,星期日,2025年,2月5日若过滤介质阻力可忽略不计,则以上两式简化为:则0-θe0-Veθe-θ+θeVe-V+Ve第30页,共47页,星期日,2025年,2月5日若过滤时保持过滤速度不变,则过滤过程为恒速过滤。若过滤介质阻力可忽略不计,则以上两式简化为:对恒速过滤,有或3.4.1.4恒速过滤第31页,共47页,星期日,2025年,2月5日恒压下K、qe、θe的测定将恒压过滤方程式微分得即在恒压过滤条件下,θ/q与q的函数关系是以1/K为斜率、2qe/K为截距的直线,实验测得不同过滤时间单位过滤面积的累积滤液量q,即可由上式回归出K和qe。3.4.1.5过滤常数的测定第32页,共47页,星期日,2025年,2月5日θq0000然后在直角坐标纸上从Δθ/Δq为纵坐标,以q为横坐标进行标绘,可得到一斜率为2/K,截距为2qe/K的直线。求得第33页,共47页,星期日,2025年,2月5日关于非均相物系分离第1页,共47页,星期日,2025年,2月5日本章学习要求:1本章学习目的通过本章的学习,要重点掌握沉降和过滤这两种机械分离操作的原理、过程计算、典型设备的结构与特性。2本章应掌握的内容a沉降分离(包括重力沉降和离心沉降)的原理、过程计算。b过滤操作的原理、过滤的计算第2页,共47页,星期日,2025年,2月5日均相混合物:物系内部各处物料性质均匀而不存在相界面(如溶液、混合气体等)。非均相混合物:物系内部有隔开两相的界面存在而界面两侧的物料性质截然不同(含尘气体、含雾气体、悬浮液、乳浊液、泡沫液等)。沉降操作:依靠某种力的作用,利用分散物质与分散介质的密度差异,使之发生相对运动而分离的过程。机械分离方法(按流动方式不同):沉降和过滤。沉降作用力:重力(重力沉降)和惯性离心力(离心沉降)。第3页,共47页,星期日,2025年,2月5日3.1概述1流体对固体颗粒的绕流2悬浮液的形成含有固体颗粒的液体称为悬浮液。生产中液固分离的目的:得到含液量比较少的固体产品,即低的液体损失率;或得到含固体颗粒比较少的清液,即低的固体损失率。第4页,共47页,星期日,2025年,2月5日3.2沉降分离沉降概述沉降分离是常见的液固分离方法。沉降分离:以颗粒和液体间的密度差为基础的分离方法。沉降过程自由沉降:颗粒间相互影响可忽略(稀悬浮液初期沉降)干扰沉降:颗粒间相互影响不能忽略(浓悬浮液中期)压缩沉降:颗粒已沉降在一起,靠颗粒自身重量将间隙中的液体挤出,颗粒层压缩(沉降末期)第5页,共47页,星期日,2025年,2月5日球形颗粒的自由沉降阻力系数ζ影响沉降速度的因素沉降速度的计算重力沉降是利用流体中的固体颗粒受地球吸引力场的作用而发生的沉降过程3.2.1重力沉降第6页,共47页,星期日,2025年,2月5日颗粒在流体中受到三个力的作用,如下所示:曳力Fd质量力Fg浮力FbFg=mg(重力),或Fg=mac(离心力)Fb=m?g/?p式中?为曳力系数3.2.1.1球形颗粒的自由沉降颗粒在沉降过程中的受力分析第7页,共47页,星期日,2025年,2月5日根据牛顿第二运动定律,颗粒所受三个力的合力应等于颗粒的质量与加速度的乘积,即将表面光滑的刚性球形颗粒置于静止的流体介质中,若颗粒的密度大于流体的密度,则颗粒将在流体中降落或由此可得沉降速度第8页,共47页,星期日,2025年,2月5日阻力系数ζ根据阻力随颗粒雷诺数变化的规律,可分为三个区域:滞流区或斯托克斯定律区(10-4Rep2)过渡区或艾仑定律区(1Rep103)一般用于粒径小于50μm的颗粒第9页,共47页,星期日,2025年,2月5日湍流区或牛顿定律区(103Ret2×105)一般用于粒径大于1.5mm的颗粒第1