第二章機(jī)械行業(yè)管理分離固體流態(tài)化

1、第二章第二章 非均相物系的分離和固體流態(tài)化非均相物系的分離和固體流態(tài)化（heterogenous system separation）2-1 概概 述述 化工生產(chǎn)過程中，經(jīng)常遇到非均相混合物的分離，如焙燒氣中懸浮細(xì)小固體顆粒的體系；沉淀液體中懸浮固體顆粒的體系，非均相混合物的分離是經(jīng)常要使用的操作。 非均相分離涉及的體系主要有兩種，1、氣體非均相體系：氣體中含有懸浮的固體顆粒，或液滴所形成的混合物，（常見的是氣固氣固）。2、液體非均相體系：液體中含有分散的固體顆粒（懸浮液）或與液體不互溶的液滴（乳濁液）或氣泡（泡沫液）形成的混合物，常見的是液固液固。 在非均相混合物中，處于連續(xù)狀態(tài)的流體稱為連

2、在非均相混合物中，處于連續(xù)狀態(tài)的流體稱為連續(xù)相，處于分散狀態(tài)的稱為分散相，續(xù)相，處于分散狀態(tài)的稱為分散相， 非均相混合物的分離通常采用力學(xué)和流體力學(xué)的非均相混合物的分離通常采用力學(xué)和流體力學(xué)的原理進(jìn)行分離。一般稱為機(jī)械分離，根據(jù)體系的原理進(jìn)行分離。一般稱為機(jī)械分離，根據(jù)體系的性質(zhì)（如分散相濃度、顆粒大小、形狀、密度、性質(zhì)（如分散相濃度、顆粒大小、形狀、密度、連續(xù)相性質(zhì)、粘度、密度等）和分離的要求不同，連續(xù)相性質(zhì)、粘度、密度等）和分離的要求不同，可以采用不同的分離方法，氣體混合物可以采用不同的分離方法，氣體混合物(氣固）與氣固）與液體混合物（液固）的性質(zhì)有較大差別，分離方液體混合物（液固）的性質(zhì)

3、有較大差別，分離方法各有特點(diǎn)，但這些方法都是基于共同的力學(xué)、法各有特點(diǎn)，但這些方法都是基于共同的力學(xué)、流體力學(xué)規(guī)律和原理，我們放在一起來討論。流體力學(xué)規(guī)律和原理，我們放在一起來討論。 非均相混合物的分離方法主要可分為以下幾種。非均相混合物的分離方法主要可分為以下幾種。 （1）沉降（重力）沉降（重力） （2）過濾）過濾 （3）慣性碰撞）慣性碰撞 （4）洗滌）洗滌 分離非均相混合物的主要目的分離非均相混合物的主要目的 （1）收集分散物質(zhì)。如結(jié)晶、粉塵）收集分散物質(zhì)。如結(jié)晶、粉塵（2）凈化、除塵。如硫酸生產(chǎn)煙道氣）凈化、除塵。如硫酸生產(chǎn)煙道氣（3）環(huán)保。如廢氣、廢液中的固體顆粒）環(huán)保。如廢氣、廢液中

4、的固體顆粒 2-2 重力沉降（重力沉降（gravity settling） 對(duì)于非均相物系的分離，如果是在力場(chǎng)中利用對(duì)于非均相物系的分離，如果是在力場(chǎng)中利用分散相和連續(xù)相之間的密度差異，使之發(fā)生分散相和連續(xù)相之間的密度差異，使之發(fā)生相相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離的操作過程，稱為沉降而實(shí)現(xiàn)分離的操作過程，稱為沉降 實(shí)現(xiàn)沉降操作的作用力可以是重力或慣性離心力，沉降過程又分為重力沉降和離心沉降重力沉降和離心沉降兩種方式。 一、描述顆粒的幾何特征參數(shù)（大小、形狀、面積）一、描述顆粒的幾何特征參數(shù)（大小、形狀、面積）1、顆粒的當(dāng)量直徑（equivalent diameter）對(duì)于規(guī)則形狀的顆粒，其大小可用它

5、的某一主要線線性尺度性尺度來表示，其它尺寸可以用此長(zhǎng)度的比例來表示。如常見球形，可以用它的直徑來表示大小，而體積和表面積可分別表示為： VP=（/6）d3 A=d2 顆粒的表面積一般用比表面積來表示，它的定義是單位體積顆粒所具有的表面積，對(duì)于球形顆粒來講 a=A/VP= （2-1） 比表面積與d反比，對(duì)于不規(guī)則的顆粒，其大小和形狀的表示比較困難，需要采用人為規(guī)定的方法，通常使用球形顆粒作比較，用當(dāng)量直徑和形狀系數(shù)來表示。A、等體積當(dāng)量直徑（dev），已知顆粒的體積Vp （2-2）看作球形B、等比表面當(dāng)量直徑 （2-3）dddpp662236pevVdadea6a不規(guī)則顆粒比表面積 1、顆粒的形

6、狀系數(shù)（shape factor） 顆粒的形狀可用形狀系數(shù)來表示，最常用的形狀系數(shù)是球形度（sphericity），它的定義為 = 與球形相差越大，值越小，等體積形狀，球形表面最小，對(duì)于大多數(shù)粉碎顆粒，球形度在0.6-0.7，通過球形度的概念，我們可把dev與dea聯(lián)系起來。 顆粒的表面積的表面積體積與顆粒相等的球形= （2-4） dea=dev (2-5) 二、沉降過程二、沉降過程 1、沉降速度（terminal velocity）ut 顆粒在流體中的流動(dòng)可以看成是顆粒與流體間產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只要顆粒與流體的密度不同，在力場(chǎng)的作用下，顆粒在流體中就產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，如重力，可利用這一性質(zhì)來分離顆

7、粒和流體。 顆粒在流體中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是一種平行的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣我們就只考慮流體與顆粒間的相對(duì)速度，而不考慮是流體或是顆粒靜止不動(dòng)。 eveaeaevddddaa66固體球 一般的顆粒都可以看作是球形的，下面就以光滑球形顆粒在靜止流體中沉降為例來討論沉降過程。 把球形顆粒放入靜止的流體中，顆粒就會(huì)受到重力與流體浮力的作用，如果顆粒與流體的密度不同，則顆粒受到的重力與浮力就會(huì)不等，如果顆粒的密度s 大于流體的密度， 顆粒受到的重力為 Fg =mg=(/6)d3s g (a) 受到的浮力為 Fb=(/6)d3g (b) 顆粒受到向下的凈力為 FgFb=(/6)d3(s-)g (c)FgFbFdA根據(jù)牛

8、頓第二定律，顆粒就會(huì)在此凈力的作用下產(chǎn)生向下運(yùn)動(dòng)的加速度 ，a=du/d FgFb= ma = m (du/d) (d) 這樣顆粒與流體就產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，一旦產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，顆粒又會(huì)受到流體對(duì)顆粒的運(yùn)動(dòng)阻力，F(xiàn)d（曳力dray force）其大小為 Fd=A(u2/2) 它的方向與顆粒運(yùn)動(dòng)方向相反，并隨u增大而增大。A為顆粒在垂直方于其運(yùn)動(dòng)方向平面上的投影面積 A=(/4)d2 m2 所以，當(dāng)顆粒產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，顆粒受到的凈力為 F = FgFbFd (e) 沉降過程剛開始時(shí)，u=0, Fd=0,此時(shí)顆粒所受到向下的力最大，a 具有最大值 隨著沉降開始，u逐漸增大，而FgFb不變，顆粒受到向下

9、方向的凈力減少，沉降過程為一減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)u增加到一定程度時(shí)，F(xiàn)d增大，使得 F=0，此時(shí)m不為零，a = du/d =0，顆粒變?yōu)榈人龠\(yùn)動(dòng)，（勻速運(yùn)動(dòng)），此后顆粒將一直保持此速度作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，顆粒達(dá)到等速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度稱為顆粒的沉降沉降速度或終端速度。速度或終端速度。 在達(dá)到沉降速度前的階段，稱為加速階段。從理論上講，加速階段需很長(zhǎng)的時(shí)間 。 但實(shí)驗(yàn)證明，顆粒沉降的速度達(dá)到接近終端速度u的時(shí)間很短。 因此，實(shí)際上可以忽略顆粒沉降時(shí)的加速度階段，而認(rèn)為顆粒在流體中始終以沉降速度（終端速度下降）。 在靜止流體中顆粒的沉降也稱為自由沉降，對(duì)于流動(dòng)的流體，則認(rèn)為顆粒與流體始終以終端速度作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。我們最關(guān)

10、心的是顆粒在沉降的時(shí)候達(dá)到的終終端速度端速度是多少？即沉降的速度沉降的速度為多少？知道此速度，我們就可算出沉降過程的時(shí)間，從而決定設(shè)備尺寸的大小。 當(dāng)顆粒達(dá)到終端速度時(shí)，其所受到的凈力為0，根據(jù)(a)(b)(c)(d)(e)式，有 (/6)d3(s-)g-(/4) (ut2/2)=0 ut= （2-6）3)(4gds要算要算ut，關(guān)鍵是要算，關(guān)鍵是要算（阻力系數(shù)）（阻力系數(shù)）2、阻力系數(shù)、阻力系數(shù) 由于顆粒在流體中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與固體和液體的物性，由于顆粒在流體中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與固體和液體的物性，流動(dòng)有關(guān)，影響顆粒運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)阻力流動(dòng)有關(guān)，影響顆粒運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)阻力Fd的因素相當(dāng)?shù)囊蛩叵喈?dāng)復(fù)雜。通過因次分析

11、和大量實(shí)驗(yàn)證明，復(fù)雜。通過因次分析和大量實(shí)驗(yàn)證明，是顆粒與是顆粒與流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的雷諾準(zhǔn)數(shù)的函數(shù)流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的雷諾準(zhǔn)數(shù)的函數(shù)=f (Ret ) 的計(jì)算可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或算圖的計(jì)算可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或算圖 = 24/ Ret 層流區(qū)層流區(qū) 10-4Ret1 18.5/ Ret0.6 過渡區(qū)過渡區(qū) 1Ret103 （2-7） 0.44 湍流區(qū)湍流區(qū) 103Ret2105 0.1 湍流邊界層湍流邊界層 2105Ret（很少）（很少） ut = d2g(s-) 10-4Ret1 1Ret 103 (2-8) 103 Ret 2105 根據(jù)上式，我們就知道沉降速度與各種因素的大小，根據(jù)上式，我們就知道沉

12、降速度與各種因素的大小，對(duì)于一定的物系，對(duì)于一定的物系，、s、是一定的，是一定的，ut只與只與d有有關(guān)，可算出不同關(guān)，可算出不同d顆粒的沉降速度。同樣，也可根顆粒的沉降速度。同樣，也可根據(jù)測(cè)定的據(jù)測(cè)定的ut，求顆粒的直徑，如果在層流區(qū)，已知，求顆粒的直徑，如果在層流區(qū)，已知 d、 s、，則可用此式來測(cè)定流體的粘度。，則可用此式來測(cè)定流體的粘度。 6 . 0.)(27. 0etsRgdgds)(74. 13、ut的計(jì)算的計(jì)算 A、試差法（、試差法（trial and error） 由于ut有關(guān)，而Ret， Retut有關(guān)，由于由于ut為待求為待求，Ret也就是未知數(shù)也就是未知數(shù)，所以 ut的計(jì)算

13、需要用試試差的方法求取差的方法求取，即先假定Ret （流型），選 ut 計(jì)算式計(jì)算，再用ut算 Ret ，是否與假定的流速一致，如一致則是正確，如不正確，則重新設(shè)定 Ret 。B、摩擦數(shù)群法、摩擦數(shù)群法(friction number group) 為了避免試差的麻煩，我們可作一些變換， ut= ， = 3)(4Sgd23)(4tsugd Ret2= Ret = （2-9） 此式不含此式不含ut 令令K= （2-10） 則Ret2=（4/3）K3 （2-10a） 把 和Ret2的關(guān)系變換為Ret Ret 的關(guān)系，見P148圖圖3-3 2222uudt233)(4gds32)(gds 根據(jù)物系的

14、 d、S、 可算出Ret2 ，查Ret ，反算ut ut = 也可用也可用K數(shù)群法，求數(shù)群法，求K值，判斷流型，再用相應(yīng)的值，判斷流型，再用相應(yīng)的公式計(jì)算，避免試差。公式計(jì)算，避免試差。 例題見例題見P143（自學(xué)）（自學(xué)） 4、影響沉降速度的因素、影響沉降速度的因素 前面我們分析的是對(duì)一個(gè)顆粒在流體中沉降的過前面我們分析的是對(duì)一個(gè)顆粒在流體中沉降的過程，實(shí)際上，沉降過程是含有很多顆粒的，這些顆程，實(shí)際上，沉降過程是含有很多顆粒的，這些顆粒之間在沉降過程中會(huì)發(fā)生相互作用（如碰撞），粒之間在沉降過程中會(huì)發(fā)生相互作用（如碰撞），另外，器壁對(duì)沉降也會(huì)發(fā)生影響，當(dāng)顆粒比較細(xì)時(shí)，另外，器壁對(duì)沉降也會(huì)發(fā)生

15、影響，當(dāng)顆粒比較細(xì)時(shí)，流體的分子運(yùn)動(dòng)也會(huì)對(duì)顆粒沉降產(chǎn)生影響，流體的分子運(yùn)動(dòng)也會(huì)對(duì)顆粒沉降產(chǎn)生影響，dRet這些影響因素歸納起來有三類。這些影響因素歸納起來有三類。 (1)、干擾沉降，由于顆粒含量大，顆粒之間產(chǎn)生、干擾沉降，由于顆粒含量大，顆粒之間產(chǎn)生相互作用對(duì)沉降的影響（校正）。相互作用對(duì)沉降的影響（校正）。 (2)、壁效應(yīng)、壁效應(yīng) =d/D 不算小時(shí)，不算小時(shí)，0.01，則要考慮壁效應(yīng)，校正。，則要考慮壁效應(yīng)，校正。 (3)、分子運(yùn)動(dòng)的影響、分子運(yùn)動(dòng)的影響 當(dāng)當(dāng)d 0.5m，非常細(xì)時(shí)出現(xiàn)此情況，還有形狀，非常細(xì)時(shí)出現(xiàn)此情況，還有形狀，球形（快），非球形（慢）球形（快），非球形（慢）四、沉降分

16、離設(shè)備四、沉降分離設(shè)備 1、分離一般原理、分離一般原理 非均相混合物流入沉降設(shè)備，沿一定的途徑從入口非均相混合物流入沉降設(shè)備，沿一定的途徑從入口流向出口，在此過程中顆粒與流體間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，流向出口，在此過程中顆粒與流體間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，顆粒向器底（或其它表面）沉降。顆粒向器底（或其它表面）沉降。如果流體在流出設(shè)備以前，顆粒能沉到器底，則如果流體在流出設(shè)備以前，顆粒能沉到器底，則顆粒就能留到器中與流體分開，否則仍隨流體流顆粒就能留到器中與流體分開，否則仍隨流體流出而不能分離出而不能分離 。 混合物從設(shè)備入口流到出口的時(shí)間稱為停留時(shí)間混合物從設(shè)備入口流到出口的時(shí)間稱為停留時(shí)間，顆粒從設(shè)備入口處位置

17、沉降到器底的時(shí)間為沉降時(shí)顆粒從設(shè)備入口處位置沉降到器底的時(shí)間為沉降時(shí)間間t 。那么當(dāng)。那么當(dāng)t ，顆粒就能分離出來，因此，用，顆粒就能分離出來，因此，用沉降方法使顆粒分離出來的必要條件為沉降方法使顆粒分離出來的必要條件為 t （1-11） 2、降塵室、降塵室(dust-settling compartment) 利用重力沉降從氣流中分離出塵粒的設(shè)備稱為降塵利用重力沉降從氣流中分離出塵粒的設(shè)備稱為降塵室，如室，如P145圖。圖。 t=H/ ut位于降塵室最高點(diǎn)顆粒降位于降塵室最高點(diǎn)顆粒降至室底所需時(shí)間（至室底所需時(shí)間（最大沉降路線）最大沉降路線）氣體通過降塵室的時(shí)間為氣體通過降塵室的時(shí)間為（停留

18、時(shí)間）（停留時(shí)間） =L/u = （2-12） 按降塵分離的必要條件：按降塵分離的必要條件： t L/u H/ ut uutHHLbSSVLHbHbVLSSVLHbHbVLVsut L b (2-13) 由上式可知，當(dāng)體系一定，氣體的處理量一定時(shí)。由上式可知，當(dāng)體系一定，氣體的處理量一定時(shí)。要求把一定直徑的顆粒完全沉降的條件只取決于降要求把一定直徑的顆粒完全沉降的條件只取決于降塵室的底面積（塵室的底面積（Lb），與其高度無關(guān)，這是降塵室），與其高度無關(guān)，這是降塵室的一個(gè)重要特征。因此，降塵室一般上設(shè)計(jì)為扁型的一個(gè)重要特征。因此，降塵室一般上設(shè)計(jì)為扁型的。（多層，如的。（多層，如P145） 降塵

19、室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流體阻力小，由于重力沉降一般降塵室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流體阻力小，由于重力沉降一般沉降速度小，因此為使顆粒分離，流體在設(shè)備中所沉降速度小，因此為使顆粒分離，流體在設(shè)備中所需的停留時(shí)間長(zhǎng)，所以一般重力沉降設(shè)備的體積都需的停留時(shí)間長(zhǎng)，所以一般重力沉降設(shè)備的體積都較大，可做成多層。通常降塵室只適用于分離粒度較大，可做成多層。通常降塵室只適用于分離粒度大于大于50m的粗顆粒，一般作為預(yù)除塵用。的粗顆粒，一般作為預(yù)除塵用。 tSuHVLHb要注意的一點(diǎn)要注意的一點(diǎn) ut 應(yīng)根據(jù)需要完全分離下來的最小顆粒尺寸計(jì)應(yīng)根據(jù)需要完全分離下來的最小顆粒尺寸計(jì)算，氣體在降塵室中的速度不應(yīng)過高，一般是算，氣體在降塵室

20、中的速度不應(yīng)過高，一般是在層流區(qū)。在層流區(qū)。 降塵室的工藝計(jì)算可分為兩類，一類是設(shè)計(jì)型，降塵室的工藝計(jì)算可分為兩類，一類是設(shè)計(jì)型，已知?dú)怏w處理量和除塵要求（已知?dú)怏w處理量和除塵要求（dm）計(jì)算降塵室）計(jì)算降塵室大?。ù笮。℉、 b）。一類是操作型，已知降塵室）。一類是操作型，已知降塵室的尺寸，求處理氣量及除塵效果。其計(jì)算原理的尺寸，求處理氣量及除塵效果。其計(jì)算原理是一樣的。是一樣的。 計(jì)算例子見計(jì)算例子見P146，例，例3-2，（操作型）（自學(xué)），（操作型）（自學(xué)）3、 沉降槽沉降槽(subsider) 對(duì)于液固非均相體系的分離，可使用沉降槽，沉降對(duì)于液固非均相體系的分離，可使用沉降槽，沉降槽

21、一般只能用于分離顆粒不很細(xì)的稀懸浮液，得到槽一般只能用于分離顆粒不很細(xì)的稀懸浮液，得到清液，及含清液，及含50%左右的固體顆粒的增稠液，工業(yè)上左右的固體顆粒的增稠液，工業(yè)上把沉降槽稱為增稠器把沉降槽稱為增稠器(thickener)，應(yīng)用很廣，如燒，應(yīng)用很廣，如燒堿生產(chǎn)中食鹽水沉清等。堿生產(chǎn)中食鹽水沉清等。 沉降槽的典型結(jié)構(gòu)見沉降槽的典型結(jié)構(gòu)見P152圖，沉降槽里的沉降過程圖，沉降槽里的沉降過程稱為沉聚過程。稱為沉聚過程。 沉聚過程可以用沉降試驗(yàn)來說明，把攪拌均勻，粒沉聚過程可以用沉降試驗(yàn)來說明，把攪拌均勻，粒度分布不寬的懸浮液倒入玻璃筒中，由于顆粒的沉度分布不寬的懸浮液倒入玻璃筒中，由于顆粒的

22、沉降運(yùn)動(dòng)，筒內(nèi)出現(xiàn)四個(gè)區(qū)。降運(yùn)動(dòng)，筒內(nèi)出現(xiàn)四個(gè)區(qū)。頂層已無顆粒，稱為清液區(qū)（A）；上層內(nèi)固相分布均勻，濃度與原懸浮液相同，稱為等濃區(qū)（B）； 下部自上而下濃度增大，下部自上而下濃度增大，其中顆粒增多，稱為變濃其中顆粒增多，稱為變濃區(qū)（區(qū)（C）；最下部為沉下）；最下部為沉下來的顆粒，堆積比較緊密，來的顆粒，堆積比較緊密，稱為沉聚區(qū)（稱為沉聚區(qū)（D）。）。 隨著沉降過程的進(jìn)行，隨著沉降過程的進(jìn)行，B、C逐漸縮小并消失，逐漸縮小并消失，C區(qū)區(qū)剛剛消失這一時(shí)刻稱為剛剛消失這一時(shí)刻稱為“臨界沉降點(diǎn)臨界沉降點(diǎn)”(critical sedimentation point)，此時(shí)清液區(qū)與沉聚區(qū)有一清，此時(shí)清液

23、區(qū)與沉聚區(qū)有一清晰的界面。晰的界面。 a b c dBADABCDACD自此以后，便是沉聚區(qū)的壓緊過程，沉聚區(qū)中液自此以后，便是沉聚區(qū)的壓緊過程，沉聚區(qū)中液體含量逐漸降低，壓緊過程一般很慢，經(jīng)常占沉體含量逐漸降低，壓緊過程一般很慢，經(jīng)常占沉聚過程的大部分時(shí)間。聚過程的大部分時(shí)間。 沉降槽中由于懸浮液中固體顆粒的含量較高，沉降沉降槽中由于懸浮液中固體顆粒的含量較高，沉降過程多屬于干擾沉降，顆粒的沉降受到其它顆粒的過程多屬于干擾沉降，顆粒的沉降受到其它顆粒的影響，如顆粒下降引起的液體向上運(yùn)動(dòng)等，由于這影響，如顆粒下降引起的液體向上運(yùn)動(dòng)等，由于這因素的影響，試驗(yàn)觀察到的沉降速度要小于顆粒的因素的影響

24、，試驗(yàn)觀察到的沉降速度要小于顆粒的自由沉降速度，我們把這種沉降速度稱為表觀沉降自由沉降速度，我們把這種沉降速度稱為表觀沉降速度速度(apparent sedimentation velocity)，這是沉降，這是沉降槽設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)。槽設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)。 工業(yè)上連續(xù)沉降槽的設(shè)計(jì)必須保證得到工藝過程所工業(yè)上連續(xù)沉降槽的設(shè)計(jì)必須保證得到工藝過程所需的澄清液和一定濃度的增稠液需的澄清液和一定濃度的增稠液 。 因此要求：(1)、槽的直徑要保證在槽的任何截面上顆粒的沉降、槽的直徑要保證在槽的任何截面上顆粒的沉降速率大于液體向上的流動(dòng)速度。速率大于液體向上的流動(dòng)速度。(2)、沉降槽進(jìn)料口以下高度必須

25、保證稠液有足夠的、沉降槽進(jìn)料口以下高度必須保證稠液有足夠的停留時(shí)間使沉渣壓緊到要求的濃度。因此停留時(shí)間使沉渣壓緊到要求的濃度。因此 ，沉降，沉降槽設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)為沉降槽的面積及高度。槽設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)為沉降槽的面積及高度。 2-3離心沉降離心沉降(centrifugal settling) 對(duì)于一些直徑小的顆粒，由于質(zhì)量較小，受到的對(duì)于一些直徑小的顆粒，由于質(zhì)量較小，受到的重力較小，單靠重力沉降的沉降速度較小，因此，重力較小，單靠重力沉降的沉降速度較小，因此，分離這些小顆粒的非均相混合物的重力沉降設(shè)備分離這些小顆粒的非均相混合物的重力沉降設(shè)備往往比較大，而且對(duì)于一些更小的顆粒不能分離。往往比較大

26、，而且對(duì)于一些更小的顆粒不能分離。 例如例如20 水中水中d=50 m， =2000kg/m3 ut=0.00136m/s為了提高分離效率，提高顆粒的沉降速度，可利為了提高分離效率，提高顆粒的沉降速度，可利用離心力場(chǎng)的作用。用離心力場(chǎng)的作用。 一、離心沉降速度一、離心沉降速度 我們來分析一球形顆粒與流體一起在離心力作用下旋轉(zhuǎn)的情況：當(dāng)顆粒與流體一起以角速度 旋轉(zhuǎn)，則切向速度為 uT, uT = r則顆粒受到的慣性離心力為，方向向外 Fc= aRFcFbFdRudRumTST23261uTur同時(shí)，顆粒在流體中受到向心力的作用（向心力同時(shí)，顆粒在流體中受到向心力的作用（向心力與重力場(chǎng)的浮力相當(dāng)）

27、，方向向圓心。與重力場(chǎng)的浮力相當(dāng)），方向向圓心。 Fb= b設(shè)顆粒的密度大于流體密度，則設(shè)顆粒的密度大于流體密度，則 FcFb0 顆粒受到一個(gè)向外的凈力，從而產(chǎn)生加速度，這時(shí)，顆粒受到一個(gè)向外的凈力，從而產(chǎn)生加速度，這時(shí)，顆粒與流體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，顆粒又受到流體顆粒與流體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，顆粒又受到流體對(duì)顆粒的阻力對(duì)顆粒的阻力Fd FD= cRudT23612422rud 此時(shí)顆粒受到的凈力為 F=FcFbFd = m(du/d) d 與重力沉降一樣，當(dāng)凈力與重力沉降一樣，當(dāng)凈力=0時(shí)，時(shí)，du/d 可視為可視為0。根據(jù)根據(jù)(a)(b)(c)(d)式，可得：式，可得： ur= （2-14

28、） 從上式可以看出，從上式可以看出， ur 與與 uT2 成正比，成正比，uT 與與 成成正比，因此可通過改變轉(zhuǎn)速來提高沉降速度，使小正比，因此可通過改變轉(zhuǎn)速來提高沉降速度，使小顆粒得到分離。同時(shí)我們還知，顆粒的顆粒得到分離。同時(shí)我們還知，顆粒的 ur 與與 uT （重力）具有相類似的關(guān)系式（重力）具有相類似的關(guān)系式 RudTS3)(42但是，與重力沉降過程不同，uT2/R 為離心加速度， 離心沉降速度不是顆粒運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)速度，而是絕對(duì)離心沉降速度不是顆粒運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)速度，而是絕對(duì)速度在徑向上的分布，方向是沿半徑向外。再者離速度在徑向上的分布，方向是沿半徑向外。再者離心沉降速度不是定值，與心沉降速

29、度不是定值，與R有關(guān)，重力沉降速度為有關(guān)，重力沉降速度為恒定的。恒定的。 對(duì)于離心沉降中的阻力系數(shù)，可與重力沉降時(shí)計(jì)算對(duì)于離心沉降中的阻力系數(shù)，可與重力沉降時(shí)計(jì)算的方法一樣，如在層流區(qū)的方法一樣，如在層流區(qū) =24/Ret ur = （2-15）RudTs2218)(我們把同一顆粒在同一種介質(zhì)中的離心沉降速度與重力沉降速度的比值稱為離心分離系數(shù)(centrifugul factor) ur/uT=ur2/(gR)=KC （2-16） Kc值是離心分離設(shè)備的一個(gè)重要指標(biāo)，值是離心分離設(shè)備的一個(gè)重要指標(biāo)，Kc 值越大，值越大，比較重力沉降速度就越好，如比較重力沉降速度就越好，如 Kc =102，即

30、比重力，即比重力沉降速度大沉降速度大102倍倍 。二、離心沉降設(shè)備二、離心沉降設(shè)備 （旋風(fēng)分離器）（旋風(fēng)分離器）(cyclone) 氣氣固非均相分離固非均相分離1、結(jié)構(gòu)及工作原理、結(jié)構(gòu)及工作原理 旋風(fēng)分離器在生產(chǎn)中的應(yīng)用已有近百年歷史，結(jié)旋風(fēng)分離器在生產(chǎn)中的應(yīng)用已有近百年歷史，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，分離效率高，目前在化工、構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，分離效率高，目前在化工、采礦、冶金等部門大量使用采礦、冶金等部門大量使用 旋風(fēng)分離器主要用于除去旋風(fēng)分離器主要用于除去5m 以上的顆粒，其結(jié)構(gòu)以上的顆粒，其結(jié)構(gòu)為：主體為圓筒，上部為圓筒形，下部為圓錐形。為：主體為圓筒，上部為圓筒形，下部為圓錐形。 塵粒旋風(fēng)分

31、離器中下行的螺旋旋風(fēng)分離器中下行的螺旋P156氣流稱為外旋流，上行的氣流稱為外旋流，上行的螺旋氣流稱為內(nèi)旋流（氣芯）螺旋氣流稱為內(nèi)旋流（氣芯）2、性能參數(shù)、性能參數(shù)A、 臨界粒徑臨界粒徑 （critical diameter） 是指理論上在旋風(fēng)分離器中是指理論上在旋風(fēng)分離器中能被完全分離下來的最小顆粒直徑，能被完全分離下來的最小顆粒直徑，用用dc 表示。它是判斷旋風(fēng)分離器表示。它是判斷旋風(fēng)分離器分離效率高低的重要依據(jù)。分離效率高低的重要依據(jù)。 進(jìn)氣DBui臨界粒徑的計(jì)算： 假設(shè)1、嚴(yán)格按螺旋形等速運(yùn)動(dòng)，其切向速度等于進(jìn)口氣速嚴(yán)格按螺旋形等速運(yùn)動(dòng)，其切向速度等于進(jìn)口氣速ui2、穿過等于整個(gè)進(jìn)氣口

32、的氣流層，方被分離。、穿過等于整個(gè)進(jìn)氣口的氣流層，方被分離。3、在湍流作自由沉降。、在湍流作自由沉降。s， s= s 旋轉(zhuǎn)半徑取平均半徑Rm，則ur=顆粒到達(dá)器壁所需時(shí)間為 t=B/ur= 令氣流進(jìn)入旋風(fēng)分離器后，繞Ne 圈轉(zhuǎn)入內(nèi)管流出， misRud1822ismudBR218則停留時(shí)間為 = 如果某種直徑為 dc 的顆粒其沉降時(shí)間等于停留時(shí)間，則是理論完全分離的最小顆粒直徑，（稱為臨界直徑） t=t （2-17）iemuNR2ieiccmuRNudBR21822isecuNBd9一般旋風(fēng)分離器是以圓筒直徑一般旋風(fēng)分離器是以圓筒直徑C為主要參數(shù)，其為主要參數(shù)，其他尺寸都與他尺寸都與D成一定比

33、例。成一定比例。 由上式可知，臨界粒徑隨分離器的尺寸增大而增由上式可知，臨界粒徑隨分離器的尺寸增大而增大，因此分離效率隨分離器的尺寸增大而減少。大，因此分離效率隨分離器的尺寸增大而減少。當(dāng)處理量很大時(shí)，常將若干小個(gè)尺寸旋風(fēng)分離器當(dāng)處理量很大時(shí)，常將若干小個(gè)尺寸旋風(fēng)分離器并聯(lián)使用，以維持較高的分離效率。并聯(lián)使用，以維持較高的分離效率。B、分離效率、分離效率旋風(fēng)分離器的分離效率有兩種表示方法旋風(fēng)分離器的分離效率有兩種表示方法 總效率（總效率（ 0）：指進(jìn)入旋風(fēng)分離器的全部顆粒被分：指進(jìn)入旋風(fēng)分離器的全部顆粒被分離下來的質(zhì)量分率。離下來的質(zhì)量分率。 0= （2-18）121CCC 分效率分效率 p

34、（又稱為粒級(jí)效率）（又稱為粒級(jí)效率） pi=（C1iC2i）/ C1i （2-19） C1i 進(jìn)口氣體中第進(jìn)口氣體中第i段粒度范圍內(nèi)的濃度段粒度范圍內(nèi)的濃度g/m3 C2i 出口氣體中第出口氣體中第i段粒度范圍內(nèi)的濃度段粒度范圍內(nèi)的濃度g/m3 不同的旋風(fēng)分離器分效率是不一樣的。 pi 與 di 的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為粒級(jí)效率曲線（實(shí)測(cè)獲得），以 dc 為清晰分割，見P158 為了方便，通常把粒級(jí)效率為50%的顆粒直徑稱為分割粒徑 d50 ，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器， d50估算式 d50= （2-20）)(27. 0siuD 一般來講，顆粒粒徑起越大，效率越高。一般來講，顆粒粒徑起越大，效率越高。 0=

35、xi平均粒為平均粒為 di 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 3、壓強(qiáng)降、壓強(qiáng)降 p=(ui/2) (2-19) 一般在一般在5002000Pa， ui為為2025m/s以上是旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)選型的三個(gè)主要計(jì)算參數(shù)以上是旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)選型的三個(gè)主要計(jì)算參數(shù)旋液分離器旋液分離器 液固非均相體系分離液固非均相體系分離 nipiix12-4 過濾過濾 (filtration)一、過濾操作的基本概念一、過濾操作的基本概念 在化工生產(chǎn)中，廣泛地采用過濾操作來分離懸浮在化工生產(chǎn)中，廣泛地采用過濾操作來分離懸浮液以獲得澄清的液體或固體物料。液以獲得澄清的液體或固體物料。 利用一種具有許多毛細(xì)孔的間隔層（或稱多孔介利用一種

36、具有許多毛細(xì)孔的間隔層（或稱多孔介質(zhì)），使非均相混合物達(dá)到分離的操作稱為過濾。質(zhì)），使非均相混合物達(dá)到分離的操作稱為過濾。一般用在懸浮液的分離，主要討論液固體系。一般用在懸浮液的分離，主要討論液固體系。 在過濾操作中，通常稱原料懸浮液為濾漿，被截在過濾操作中，通常稱原料懸浮液為濾漿，被截留在過濾介質(zhì)上的濾渣層稱為濾餅（濾渣），通留在過濾介質(zhì)上的濾渣層稱為濾餅（濾渣），通過濾餅及過濾介質(zhì)的澄清液稱為濾液。過濾餅及過濾介質(zhì)的澄清液稱為濾液。 1、過濾操作過程、過濾操作過程 A、初始階段、初始階段 由于濾漿所含的固體顆粒往往不一樣，而一般由于濾漿所含的固體顆粒往往不一樣，而一般所用的過濾介質(zhì)孔徑基本

37、是一致的，且比其中的所用的過濾介質(zhì)孔徑基本是一致的，且比其中的一部分顆粒大，故在過濾開始時(shí)，過濾介質(zhì)往往一部分顆粒大，故在過濾開始時(shí)，過濾介質(zhì)往往不能完全阻止細(xì)小顆粒的通過，因此開始階段所不能完全阻止細(xì)小顆粒的通過，因此開始階段所得的濾液常常是渾濁的，循環(huán)使用。得的濾液常常是渾濁的，循環(huán)使用。 隨著過程的進(jìn)行，細(xì)小的顆?？赡茈S著過程的進(jìn)行，細(xì)小的顆?？赡茉诳椎郎霞翱椎乐邪l(fā)生架橋現(xiàn)象，在孔道上及孔道中發(fā)生架橋現(xiàn)象，攔截后來的顆粒不能通過，同時(shí)濾攔截后來的顆粒不能通過，同時(shí)濾餅開始形成，由于濾餅中的孔道常餅開始形成，由于濾餅中的孔道常常比過濾介質(zhì)小，更能攔截細(xì)小的常比過濾介質(zhì)小，更能攔截細(xì)小的粒子

38、，所以過濾進(jìn)行一段時(shí)間后可粒子，所以過濾進(jìn)行一段時(shí)間后可得到澄清的溶液，這時(shí)過濾的阻力得到澄清的溶液，這時(shí)過濾的阻力主要來自過濾介質(zhì)。主要來自過濾介質(zhì)。濾液濾餅介質(zhì)濾槳B、過濾階段 當(dāng)過濾介質(zhì)上形成了濾餅以后，真正是過濾的有效當(dāng)過濾介質(zhì)上形成了濾餅以后，真正是過濾的有效操作，這時(shí)濾餅逐漸加厚，過濾的主要阻力來自濾操作，這時(shí)濾餅逐漸加厚，過濾的主要阻力來自濾餅，過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)。餅，過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)。C、完成階段、完成階段 當(dāng)過濾操作進(jìn)行一定時(shí)間以后，由于濾餅的增厚，當(dāng)過濾操作進(jìn)行一定時(shí)間以后，由于濾餅的增厚，過濾速度大大降低，再繼續(xù)進(jìn)行下去是不經(jīng)濟(jì)的，過濾速度大大降低，再繼續(xù)進(jìn)行下

39、去是不經(jīng)濟(jì)的，這時(shí)要把濾餅移走，此時(shí)完成過濾。這時(shí)要把濾餅移走，此時(shí)完成過濾。D、洗滌、洗滌 有時(shí)考慮到濾餅中含有較多濾液，為了充分回收這有時(shí)考慮到濾餅中含有較多濾液，為了充分回收這部分濾液，或因?yàn)V餅是產(chǎn)物，不能允許濾液污染時(shí)，部分濾液，或因?yàn)V餅是產(chǎn)物，不能允許濾液污染時(shí)，都必須將這部分濾液分離出來，一般采用洗滌的方都必須將這部分濾液分離出來，一般采用洗滌的方法。先置換，后沖走，大致洗滌只需少量洗滌液，法。先置換，后沖走，大致洗滌只需少量洗滌液，而完全洗凈則需大量洗滌液。在洗滌時(shí)，要防止濾而完全洗凈則需大量洗滌液。在洗滌時(shí)，要防止濾餅開裂而發(fā)生溝流現(xiàn)象，使洗滌效果下降。餅開裂而發(fā)生溝流現(xiàn)象，使

40、洗滌效果下降。 E、吹干 在洗滌完畢后還要進(jìn)行去濕，一般以壓縮空氣通在洗滌完畢后還要進(jìn)行去濕，一般以壓縮空氣通過濾餅，使濾餅中殘留的濾液或洗滌液盡可能排過濾餅，使濾餅中殘留的濾液或洗滌液盡可能排除。除。 F、卸料、卸料 歸納起來，過濾操作包括過濾、洗滌、去濕、卸歸納起來，過濾操作包括過濾、洗滌、去濕、卸料料4個(gè)階段，對(duì)于所有過濾設(shè)備，就必須要求能很個(gè)階段，對(duì)于所有過濾設(shè)備，就必須要求能很好的實(shí)現(xiàn)這四個(gè)階段的不同操作，在過濾操作中，好的實(shí)現(xiàn)這四個(gè)階段的不同操作，在過濾操作中，過濾是主要的階段，我們主要討論這一階段的有過濾是主要的階段，我們主要討論這一階段的有關(guān)問題。關(guān)問題。 2、過濾操作的分類、

41、過濾操作的分類 在工業(yè)生產(chǎn)中，過濾的分離對(duì)象各種各樣，分離在工業(yè)生產(chǎn)中，過濾的分離對(duì)象各種各樣，分離的要求也各不相同。這里簡(jiǎn)單介紹過濾的分類的要求也各不相同。這里簡(jiǎn)單介紹過濾的分類 A、按機(jī)理表面過濾，對(duì)顆粒攔截較多在介質(zhì)表面表面過濾，對(duì)顆粒攔截較多在介質(zhì)表面深層過濾，顆粒沉積在孔道中深層過濾，顆粒沉積在孔道中B、按介質(zhì)與濾餅的變化、按介質(zhì)與濾餅的變化 澄清過濾澄清過濾 濾餅過濾濾餅過濾 限制濾餅增長(zhǎng)過濾限制濾餅增長(zhǎng)過濾 按過濾推動(dòng)力按過濾推動(dòng)力重力過濾重力過濾壓差過濾壓差過濾離心過濾離心過濾 C、3、過濾介質(zhì)、過濾介質(zhì) 過濾介質(zhì)對(duì)過濾操作是至關(guān)重要的，工業(yè)上對(duì)過過濾介質(zhì)對(duì)過濾操作是至關(guān)重要的

42、，工業(yè)上對(duì)過濾介質(zhì)的基本要求，具有多孔性、阻力小、能耐濾介質(zhì)的基本要求，具有多孔性、阻力小、能耐腐蝕、耐熱、并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。腐蝕、耐熱、并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。 常用的有下列幾類：常用的有下列幾類：A、濾布、濾布 棉、毛、麻、多種合成纖維、金屬網(wǎng)等，棉、毛、麻、多種合成纖維、金屬網(wǎng)等，應(yīng)用最廣泛，阻力小、清洗易。應(yīng)用最廣泛，阻力小、清洗易。B、多孔固體介質(zhì)、陶管等、多孔固體介質(zhì)、陶管等 孔道細(xì)、阻力大?？椎兰?xì)、阻力大。C、顆粒介質(zhì)、顆粒介質(zhì) 砂、木炭等。砂、木炭等。D、多孔膜、多孔膜 高分子材料，最新、最有發(fā)展的一類，高分子材料，最新、最有發(fā)展的一類，超濾、微濾。超濾、微濾。 4、過濾設(shè)備

43、、過濾設(shè)備化工廠常用的過濾機(jī)有如下幾種：化工廠常用的過濾機(jī)有如下幾種： A、 板框過濾機(jī)板框過濾機(jī) 由板、框、壓緊，漿料輸送設(shè)備組成由板、框、壓緊，漿料輸送設(shè)備組成 分洗滌型及非洗滌型、明流、暗流、間歇操作、分洗滌型及非洗滌型、明流、暗流、間歇操作、材料可是金屬及非金屬。材料可是金屬及非金屬。 B、離心過濾機(jī)、離心過濾機(jī) 由轉(zhuǎn)鼓、外殼、電機(jī)組成，應(yīng)用廣泛。由轉(zhuǎn)鼓、外殼、電機(jī)組成，應(yīng)用廣泛。 連續(xù)、間歇、自動(dòng)卸料連續(xù)、間歇、自動(dòng)卸料 C、 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 金屬轉(zhuǎn)筒，真空系統(tǒng)組成，金屬轉(zhuǎn)筒，真空系統(tǒng)組成， 連續(xù)，大型連續(xù)，大型二、過濾基本方程二、過濾基本方程 1、過濾過程的主要操作參

44、數(shù)、過濾過程的主要操作參數(shù)A、處理量：?jiǎn)挝粫r(shí)間處理的懸浮液或得濾液量、處理量：?jiǎn)挝粫r(shí)間處理的懸浮液或得濾液量 V m3/sB、過程推動(dòng)力：以壓差表示，、過程推動(dòng)力：以壓差表示，PC、過濾面積：、過濾面積：A 表示過濾機(jī)大小的參數(shù)表示過濾機(jī)大小的參數(shù)D、過濾速度：、過濾速度：u單位時(shí)間通過單位面積的濾液量。單位時(shí)間通過單位面積的濾液量。 m/s。 實(shí)際是濾液通過濾面的表觀流速實(shí)際是濾液通過濾面的表觀流速 u=dV/(Adt) (2-21) 過濾速率過濾速率: u單位時(shí)間通過的濾液量單位時(shí)間通過的濾液量2、濾液通過濾餅層的流動(dòng)、濾液通過濾餅層的流動(dòng) 濾液通過濾餅層的流動(dòng)是十分復(fù)雜的，但通過對(duì)過程濾

45、液通過濾餅層的流動(dòng)是十分復(fù)雜的，但通過對(duì)過程的分析，我們可以把流動(dòng)過程進(jìn)行一些簡(jiǎn)化的分析，我們可以把流動(dòng)過程進(jìn)行一些簡(jiǎn)化 。 把流體在濾餅層中的流通通道看作是一組長(zhǎng)度為把流體在濾餅層中的流通通道看作是一組長(zhǎng)度為L(zhǎng)的的平行管。經(jīng)過簡(jiǎn)化以后，就可與普通管中流體流動(dòng)的平行管。經(jīng)過簡(jiǎn)化以后，就可與普通管中流體流動(dòng)的情況相仿，我們知道，計(jì)算直管的阻力必須知道情況相仿，我們知道，計(jì)算直管的阻力必須知道d、L，那么對(duì)于濾餅層這些參數(shù)如何定義？那么對(duì)于濾餅層這些參數(shù)如何定義？ 濾餅層中細(xì)管的直徑可以濾餅層中細(xì)管的直徑可以由床層的空隙率由床層的空隙率(voidage)和顆粒的比表面積來計(jì)算：和顆粒的比表面積來計(jì)

46、算：空隙率（空隙率（ ）= m3/m3 單位體積顆粒的表面積單位體積顆粒的表面積 稱為比表面積稱為比表面積aL床層體積空隙體積V a= m2/m3 床層當(dāng)量直徑床層當(dāng)量直徑de de=4 m 進(jìn)行一個(gè)變換：進(jìn)行一個(gè)變換： de de 取取1 m2 ，厚度為，厚度為1 m 的濾餅考慮，床層體積為的濾餅考慮，床層體積為1m3假設(shè)空隙率為流動(dòng)全部空間假設(shè)空隙率為流動(dòng)全部空間 顆粒體積顆粒表面積潤(rùn)濕周邊長(zhǎng)管道截面積流通長(zhǎng)度潤(rùn)濕邊長(zhǎng)流通長(zhǎng)度流道截面積流道表面積流道容積流道容積流道容積=1=m3 流道表面積流道表面積=顆粒體積顆粒體積 顆粒比表面顆粒比表面 =1（1）a （ m2） de（1）a a 一般

47、流體在濾餅層中作層流一般流體在濾餅層中作層流 對(duì)直管對(duì)直管 P=32Lu/d2 u= d2P/32L b 同理，在濾餅層中流速為同理，在濾餅層中流速為u1 u1de2Pc/L cu1與整個(gè)床層截面積計(jì)算與整個(gè)床層截面積計(jì)算的濾液平均流速的濾液平均流速u的關(guān)系為的關(guān)系為:u1 u1=u/ d 綜合（綜合（a）、（）、（b）、（）、（c）、（）、（d）得）得: u= K為一個(gè)與空隙系、粒子形狀、排列、粘度為一個(gè)與空隙系、粒子形狀、排列、粘度 有關(guān)的有關(guān)的常數(shù)，對(duì)顆粒床滯流時(shí)，常數(shù)，對(duì)顆粒床滯流時(shí)，K=5 u= u-單位時(shí)間，單位過濾面積獲得的濾液體積，單位時(shí)間，單位過濾面積獲得的濾液體積， 稱為過

48、濾速度稱為過濾速度LpaKc223)1 (1Lpac223)1(52、過濾速率 單位時(shí)間獲得的濾液體積稱為過濾速率過濾速率 m3/s 3、濾餅阻力 令 r= 則LpaAddVuc223)1 (5LpAaddVc.223)1 (5322)1(5aRPrLpAddVCc濾餅阻力 R=rL r：稱為濾餅比阻濾餅比阻，反映顆粒形狀，尺寸及床層空隙率對(duì)濾液流動(dòng)的影響 。 ，a， 床層致密，阻滯作用愈大。 4、介質(zhì)阻力 對(duì)于濾液穿過過濾介質(zhì)也會(huì)有阻力， 同樣，涉及到流液在小孔中的流動(dòng) 。 串聯(lián)LmmmRpAddV)()(mmmcRRpRRppAddV如把濾布也看作一定厚度的濾餅。Rm= r Le 則有：

49、P代表過濾所需的壓差，也稱為過濾壓強(qiáng)差。過濾一般一側(cè)為表氣壓強(qiáng)、實(shí)際上也稱為過濾的表壓。5、過濾的基本方程、過濾的基本方程 在過濾過程中，濾餅的厚度是隨時(shí)間發(fā)生變化的。設(shè)每獲得1m3 濾液所形成的濾餅體積為 m3，則對(duì)任一瞬間的濾餅厚度 L 與濾液的關(guān)系為： LA= V（濾液）（濾液） （濾餅體積） )()(eeLLrprLrLpAddVVL 則有L= V /A , 同樣Le=Ve /A 在一定的操作條件下，以一定的介質(zhì)濾，Ve為定值，Ve隨過濾介質(zhì)變化而變化。 對(duì)不可壓縮的濾餅， 對(duì)于一般情況，濾餅或多或少是可壓縮的，對(duì)r 要進(jìn)行校正。 AVVrpAddVe)()(2eVVrvPAddVr=

50、r(P)s s 壓縮系數(shù)01 （s=0不可壓縮） 典型物料壓縮系數(shù)見P166 表 對(duì)一般情況，考慮壓縮性 上式過濾的基本方程，過濾方程表示過濾過程中任一瞬間的過濾速率與各有關(guān)影響因素間的關(guān)系。適用于所有過濾過程。對(duì)于具體的過濾過程，進(jìn)行求解。過濾過程有兩種操作方式： 恒壓過濾，恒壓過濾， 恒速過濾恒速過濾 。三、恒壓過濾三、恒壓過濾)(1eSVVvrPAddV 若過濾時(shí)在恒壓差的條件下進(jìn)行稱為恒壓過濾。 這種方式是工業(yè)上最常采用的操作方式。 對(duì)于一定的懸浮液，體系、r、可視為常數(shù)令 k=1/r k 表征過濾的特征參數(shù) 邊界條件： 0e V : 0Ve e +e Ve V+Ve e V e 為虛擬的過濾時(shí)間及體積dPkAdVVVVVPkAddVseeS1212)( 令K=2kP1-s 積分整理得 Ve2= KA2 (2-26)V2+2VeV=KA2 (2-27)(V+ Ve) 2+2VeV=KA2(+e) (2-28) 上面三式為恒壓過濾方程，如以單位過濾面積獲得的濾液體積表示eeSeedVePkAVVdVV0012)()()(eedVeVVPkAVVdVVeSee)()()