第三章沉降与过滤非均相物系分离：沉降（重力沉降、离心沉降）过滤分散物质（分散相）：处于分散状态的物质分散介质（连续相）：处于连续状态的物质分离的目的：1.回收分散物质2.净化分散介质。第一节概述Date1p第二节重力沉降一、重力沉降速度（一）球形颗粒的自由沉降重力Fg浮力Fb阻力Fd自由沉降：颗粒浓度低，分散好，沉降过程中互不碰撞、互不影响。颗粒下沉Date2Date3重力沉降速度:颗粒受力平衡时，匀速阶段颗粒相对于流体的运动速度。Date4（二）流体中颗粒运动的阻力(曳力)阻力系数（曳力系数）、流体特性dp、ut颗粒特性Date5Date6球形圆盘形Date7（1）层流区104Re2Stokes区（2）过渡区2Re500Allen区（3）湍流区500Re2105Newton区（球形）Date8（三）沉降速度的计算层流区：Stokes(斯托克斯)式过渡区：湍流区：Date9试差计算法：假设沉降处于某一区域；计算ut；计算Re，校验区域；若符合，则正确，否则重新假设区域。Date10（四）影响沉降速度的其它因素1.干扰沉降2.颗粒形状越小，阻力越大，Re相同时沉降速度越小。3.壁效应使沉降速度下降。Date11二、重力沉降设备（一）降尘室Date121.沉降分离条件停留时间：沉降时间：分离条件：WDate132.生产能力qV降尘室所处理含尘气体的体积流量结论：降尘室的生产能力只与沉降面积WL及颗粒沉降速度ut有关，而与高度H无关。Date14多层降尘室：若n个隔板，则缺点：清灰难；隔板间距小，颗粒易被扬起。Date153.临界颗粒直径临界颗粒直径dpC降尘室理论上能100%除去的最小颗粒直径。层流Date16（二）沉降槽（增稠器）1.悬浮液的沉聚过程Date172.沉降槽（增稠器）Date18第三节离心沉降一、离心沉降速度（一）沉降过程切向速度u径向速度ur合成u合合Date19离心力：径向向外浮力：（向心力）指向中心阻力：指向中心受力平衡时，径向速度ur为该点的离心沉降速度。Date20重力沉降速度ut离心沉降速度ur方向向下，大小不变径向向外，随r变化层流（二）离心分离因数离心分离因数KC同一颗粒在同种介质中所受离心力与重力之比。Date21二、离心沉降设备（一）旋风分离器1.结构与工作原理KC为52500，可分离气体中575m的颗粒。Date222.临界颗粒直径uib假设：切向速度ut=进口速度ui颗粒沉降的最大距离b层流rm平均旋转半径Date23n旋转圈数沉降时间：停留时间：沉降分离条件：沉降速度：Date24临界颗粒直径：讨论：（1）bdpcD旋风分离器越大，分离效果越不好所以生产能力较大时，一般采用多个小旋风分离器并联。（2）uidc分离效果好流动阻力大Date253.气体通过旋风分离器的压力降一般p=0.32kPa进、排气与筒壁之间的摩擦损失；进入时突然扩大的局部阻力；旋转中动能损失造成气体压力降：由于:Date26(二)旋液分离器Date27(三)沉降式离心机1.管式离心机2.碟式离心机3.螺旋式离心机Date28第四节过滤一、悬浮液的过滤推动力：压力差，离心力，重力阻力：滤饼、过滤介质阻力Date29（一）两种过滤方式1.滤饼过滤Date302.深层过滤Date31（二）过滤介质类别：织物介质多孔性固体介质堆积介质多孔膜：高聚物膜、无机膜Date32（三）滤饼的可压缩性与助滤剂不可压缩滤饼：空隙不随压力变化，流动阻力可视作恒定。可压缩滤饼：空隙随压力增加而减小，流动阻力随压差增大而增大。（四）过滤过程物料衡算加助滤剂（1）湿滤渣密度Ckg湿渣kg干渣Date33（2）干渣质量与滤液体积之比Xkg固体kg悬浮液kg干渣m3滤液（3）湿渣质量与滤液体积之比（4）湿渣体积与滤液体积之比kg湿渣m3滤液m3滤饼m3滤液Date34二、过滤速率基本方程式（一）过滤速率过滤速率：过滤速度：ppcpm滤液滤饼层和过滤介质层分开讨论。首先从滤饼层开始。Date35由第一章哈根-泊谡叶方程可知，当流体在管道内发生层流流动时，满足下式：其中各参数分别表示：。在这里，把滤饼层内所有的迂曲流道简化成直径为de长度为le的直管。Date36孔道长度孔道中流速与过滤速度的关系Date37得，过滤速度将上述两式带入哈根-泊谡叶方程Date38令滤饼的比阻过滤速度滤饼阻力v获得单位体积滤液所形成滤饼的体积，m3滤饼m3滤液；滤饼体积难以测定，而滤液体积易于测定滤饼层：Date39过滤过程中，饼厚L难以直接测定，而滤液体V则易于测量，故用V来计算过滤速度更为方便。若每获得1m3滤液所形成的滤饼体积为m3，则任一瞬间的滤饼厚度与当时已经获得的滤液体积之间的关系为：VcVDate40过滤介质阻力同样的方法，对过滤介质的过滤速度进行研究。假设过滤介质对滤液流动的阻力相当于厚度为Le的滤饼层的阻力，即：rLe=RmLe=VeA过滤速度可写为Ve过滤介质的当量滤液体积，或称虚拟滤液体积，m3。Date41Le过滤介质的当量滤饼厚度，或称虚拟滤饼厚度，m。在一定操作条件下，以一定介质过滤一定悬浮液时，Le为定值；但同一介质在不同的过滤操作中，Le值不同.Date42（二）过滤基本方程滤饼层：过滤介质层：ppcpm滤液p称为滤饼与滤布两侧的总压强降，称为过滤压强差；也称过滤的表压强Date43过滤速率过滤基本方程则Date44三、恒压过滤K为常数恒压过滤方程式（一）滤液体积与过滤时间的关系Date45Vo1V1A当介质阻力可以忽略时，此式变为q2KDate46(二)过滤常数的测定qqqq为直线关系，其斜率为，截距为Date47三、过滤设备及操作（一）板框过滤机Date48Date49横穿洗涤法卸渣、清洗、组装特点：同部位、不同时间进行不同的操作。过滤：洗涤：滤液排出：明流、暗流Date50（二）转筒真空过滤机1.结构与操作过滤区：14吹、卸滤渣区：1112吸干洗涤区：5105111410813212特点：同时间、不同部位进行不同的操作。Date51设转筒的转速为N(1s)操作周期：浸液率：（浸没分数）N有效过滤时间：2.生产能力Date52恒压过滤：生产能力：当过滤介质阻力忽略时:Date53（三）离心过滤机1.悬筐式离心机2.往复活塞推渣离心机3.离心力自动卸渣离心机Date54