沉降与过滤课件

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1、121.掌握重力沉降速度以及降尘室临界粒径和颗粒回收率的掌握重力沉降速度以及降尘室临界粒径和颗粒回收率的计算。计算。2.掌握离心沉降原理，熟悉常用的离心分离设备。掌握离心沉降原理，熟悉常用的离心分离设备。3.掌握过滤操作的基本概念，熟悉常用的过滤设备。掌握过滤操作的基本概念，熟悉常用的过滤设备。4.掌握膜过滤原理，熟悉常用的膜过滤操作。掌握膜过滤原理，熟悉常用的膜过滤操作。5.熟悉常用的气体净化方法，掌握洁净空气净化专用过滤熟悉常用的气体净化方法，掌握洁净空气净化专用过滤器的主要性能。器的主要性能。3化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤概述概述混合物混合物均相混合物均相

2、混合物非均相非均相混合物混合物溶液：溶液：混合气体：混合气体：精馏、萃取精馏、萃取吸收、吸附吸收、吸附气态非均相气态非均相液态非均相液态非均相含尘气体含尘气体含雾气体含雾气体悬浮液悬浮液乳浊液乳浊液气泡液气泡液1.1.混合物的分类混合物的分类4化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤分散相分散相(分散物质分散物质)连续相连续相(分散介质分散介质)2.2.非均相物系的分离依据：非均相物系的分离依据：按运动方式按运动方式 的不同的不同沉降沉降过滤过滤分散相运动分散相运动连续相静止连续相静止分散相静止分散相静止连续相运动连续相运动概述概述5（一）球形颗粒的自由沉降：（一）球形颗粒

3、的自由沉降：第第1 1节节 重力沉降重力沉降一、重力沉降速度一、重力沉降速度gdFsg 36 gdFb36 2)4(22udFd 重力：重力：浮力：浮力：阻力：阻力：s 颗颗粒粒密密度度 流流体体密密度度l受力分析受力分析6maFFFdbg 刚开始沉降：刚开始沉降：0 ubgFF 不变不变0 dFa最大最大 开始沉降开始沉降 udFdbgFFF a 第第1 1节节 重力沉降重力沉降一、重力沉降速度一、重力沉降速度7化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤tuu dbgFFF a0 u增加至一定值时增加至一定值时 自由沉降速度自由沉降速度 匀速沉降匀速沉降 241616122

4、33tsudgdgd smgdust/3)(4 自由沉降速度公式自由沉降速度公式 第第1 1节节 重力沉降重力沉降一、重力沉降速度一、重力沉降速度8化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤（二）阻力系数（二）阻力系数),f(Re tsudRe 因次分析因次分析球形度球形度SSsp =与颗粒体积相等的圆球的表面积与颗粒体积相等的圆球的表面积颗粒的表面积颗粒的表面积1 第第1 1节节 重力沉降重力沉降一、重力沉降速度一、重力沉降速度9化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤第第1 1节节 重力沉降重力沉降一、重力沉降速度一、重力沉降速度10化工原理化工原理课

5、件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤球形颗粒：球形颗粒：2104 ReRe24 18)(2gdust l层流区层流区Stokes定律区定律区l过渡区过渡区5002 Re5.010Re 225)(422 stgduAllen定律区定律区第第1 1节节 重力沉降重力沉降一、重力沉降速度一、重力沉降速度11化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤5102500 Re44.0 gdust)(74.1 l湍流区湍流区Newton定律区定律区（三）沉降速度的计算：（三）沉降速度的计算：l试差法：试差法：假设假设流型流型选择选择公式公式计算计算计算计算tRe验算验算tu第第1 1节

6、节 重力沉降重力沉降一、重力沉降速度一、重力沉降速度12化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤例：求直径例：求直径40m球形颗粒在球形颗粒在30大气中的自由沉降大气中的自由沉降速度。已知速度。已知颗粒颗粒为为2600kg/m3,大气压为大气压为0.1MPa。解：解：设为层流，则：设为层流，则：查查30、0.1MPa空气：空气：3mkg165.1 sPa1086.15 18)(2gdust 校核：校核：sm12.0 23.0 tduRe(正确正确)5261086.118)165.12600(81.9)1040(第第1 1节节 重力沉降重力沉降一、重力沉降速度一、重力沉降速度

7、131.1.用途：分离气流中的尘粒用途：分离气流中的尘粒第第1 1节节 重力沉降重力沉降二、降尘室二、降尘室2.2.工作原理工作原理14化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤沉降时间：沉降时间：ttuH 停留时间：停留时间：uL t tuHuL 分离条件：分离条件：第第1 1节节 重力沉降重力沉降二、降尘室二、降尘室15化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤说明：说明：某一粒径的粒子，只要满足某一粒径的粒子，只要满足 ，则该粒径的粒子可以则该粒径的粒子可以100100被分离被分离t 某一粒径的粒子，如果不满足某一粒径的粒子，如果不满足 ，则该粒径的粒

8、子不能被则该粒径的粒子不能被100100分离分离t 对于一降尘室对于一降尘室,存在一能存在一能100100被除去的最小粒子被除去的最小粒子,scd用用 表示；其沉降速度最小，用表示；其沉降速度最小，用tcu表示，表示，称为临界沉降速度。称为临界沉降速度。第第1 1节节 重力沉降重力沉降二、降尘室二、降尘室16tcuHuL )(HbVus 3.3.降尘室的生产能力降尘室的生产能力tcsuHVHbL tcsbLuV 说明：说明：sV一定时一定时,(),()tcuscd只与沉降面积只与沉降面积bL与与H无关无关当当有关，有关，b u t scd tcu L不不变变u化工原理化工原理课件课件第第3 3

9、章章 沉降与过滤沉降与过滤第第1 1节节 重力沉降重力沉降二、降尘室二、降尘室17对设备而言，生产能力对设备而言，生产能力sV只与沉降面积只与沉降面积 和和tcu有关，与有关，与H无关。无关。最小颗粒的沉降速度最小颗粒的沉降速度bL所以设计降尘室时，应作成扁平形。所以设计降尘室时，应作成扁平形。气体在降尘室的流速气体在降尘室的流速u一般应保证处于层流区一般应保证处于层流区不宜过高，不宜过高，gudsctsc)(18 gbLs)(V 18s 化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤第第1 1节节 重力沉降重力沉降二、降尘室二、降尘室182.2.多层降尘室：多层降尘室：N层层单

10、层单层sVNVVss HbVus uNbHNVus tuttuu 化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤第第1 1节节 重力沉降重力沉降二、降尘室二、降尘室19N层层单层单层uL uLttuH NuNHttt bLVusct NubLNVuctsct scdscctssctscdNNuggud1)(18)(18 NbLuVtcs NHh 多层降尘室：多层降尘室：20例例:降尘室高降尘室高2m,宽宽2m,长长5m。气体流量为。气体流量为4m3/s,为为0.75kg/m3,为为0.026cp。(1)求除尘的求除尘的dc；(2)将降将降尘室隔成尘室隔成10层层,若若dc不变不变

11、,则流量？若流量不变则流量？若流量不变,则则dc？已知已知尘粒尘粒为为3000kg/m3。(3)粒径为粒径为40um的颗粒的回的颗粒的回收百分率？收百分率？(4)如欲回收直径为如欲回收直径为15um的尘粒，降尘的尘粒，降尘室应各成多少层？室应各成多少层？解解:(1):(1)(bLVustc tcsbLuV sm4.0524 化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤第第1 1节节 重力沉降重力沉降二、降尘室二、降尘室21gudstcc)(18 ctcudRe m1097.75 校核校核292.0 计算有效计算有效设为层流沉降：设为层流沉降：18)(2gdusctc 81.9)

12、75.03000(4.010026.0183 化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤第第1 1节节 重力沉降重力沉降二、降尘室二、降尘室22若流量不变若流量不变仍为层流沉降仍为层流沉降m1052.21011097.755 scdscscdNd1 或或gudsctsc)(18 m1052.25 blNVgss)(18 (2)隔成隔成10层：层：若若dc不变不变utc不变不变Vs=10Vs NbluVtcs 第第1 1节节 重力沉降重力沉降二、降尘室二、降尘室23(3)由以上计算知，粒径为由以上计算知，粒径为40um的颗粒必定在的颗粒必定在滞流区滞流区 18)(2gdust

13、32610026.01881.9)75.03000()1040(sm/1006.0 气体在降尘室的停留时间气体在降尘室的停留时间suL515 smHbVus/1224 化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤第第1 1节节 重力沉降重力沉降二、降尘室二、降尘室2440um的颗粒在的颗粒在5s内的沉降高度内的沉降高度mH503.051006.0 回收率回收率252.02503.0 HH(4)如欲回收直径为如欲回收直径为15um的尘粒，的尘粒，18)(2gdustc 32610026.01881.9)75.03000()1015(sm/01415.0 化工原理化工原理课件课件第

14、第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤第第1 1节节 重力沉降重力沉降二、降尘室二、降尘室25tcsbLuVN 层层293.2801415.0104 NHh m069.0292 化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤第第1 1节节 重力沉降重力沉降二、降尘室二、降尘室26第第1 1节节 重力沉降重力沉降三、沉降槽三、沉降槽 123456用途：分离悬浮液用途：分离悬浮液处理量大处理量大 大颗粒悬浮液大颗粒悬浮液化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤27第第2 2节节 离心沉降离心沉降一、惯性离心力作用下的沉降速度和分离因数一、惯性离心力作用下的沉降速度和分

15、离因数 uruTRudTs236 惯性离心力惯性离心力=RudT236 向心力向心力=2422rud 阻力阻力=RuduTsr23)(4 28cTtrKgRuu 2)(u重重层流层流 RuduTsr2218)(gdust 18)(2第第2 2节节 离心沉降离心沉降一、惯性离心力作用下的沉降速度和分离因数一、惯性离心力作用下的沉降速度和分离因数29（一）旋风分离器（一）旋风分离器第第2 2节节 离心沉降离心沉降二、离心分离设备二、离心分离设备气固分离气固分离除除5m20m尘粒尘粒缺点：不适于分离缺点：不适于分离粘性，高湿性、粘性，高湿性、腐蚀性粉尘腐蚀性粉尘30管式离心机管式离心机（二）沉降分离

16、器（二）沉降分离器31 2料液料液31碟式离心机碟式离心机32第第3 3节节 过滤过滤一、基本概念一、基本概念l滤浆滤浆(料浆料浆)悬浮液悬浮液l滤液滤液l滤饼滤饼(滤渣滤渣)l过滤介质过滤介质操作推动力操作推动力 重力重力压强差压强差33（一）过滤方式（一）过滤方式l滤饼过滤滤饼过滤 l深床过滤深床过滤 架桥现象架桥现象 深床过滤深床过滤d粒粒d孔孔 滤饼滤饼:过滤作用过滤作用过滤介质过滤介质:支承作用支承作用 第第3 3节节 过滤过滤一、基本概念一、基本概念34（二）过滤介质：（二）过滤介质：l特性：特性：多孔多孔流阻小流阻小机械强度高机械强度高耐热、耐腐蚀耐热、耐腐蚀l分类：分类：织物介

17、质织物介质(滤布滤布)多孔固体介质多孔固体介质堆积介质堆积介质5-65um 1-3um 超滤膜超滤膜第第3 3节节 过滤过滤一、基本概念一、基本概念35（三）滤饼的压缩性和助滤剂：（三）滤饼的压缩性和助滤剂：l不可压缩滤饼：不可压缩滤饼：当当p p时时,流阻流阻/滤饼厚度滤饼厚度constconstl可压缩滤饼：可压缩滤饼：当当p p时时,流阻流阻/滤饼厚度滤饼厚度助滤剂助滤剂 防堵、减阻防堵、减阻第第3 3节节 过滤过滤一、基本概念一、基本概念36 AddVu（四）过滤速率（四）过滤速率（五）过滤推动力（五）过滤推动力mcRRR mcppp 第第3 3节节 过滤过滤一、基本概念一、基本概念3

18、7 （六）洗涤速率：（六）洗涤速率：wwVV W)dd(化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤EW)dd(41)dd(VV 板框压滤机：板框压滤机：第第3 3节节 过滤过滤一、基本概念一、基本概念38间歇过滤机的间歇过滤机的Q：（七）板框压滤机的生产能力（七）板框压滤机的生产能力单位时间获取的滤液体积，单位时间获取的滤液体积，m3/sTVQ DW T操作操作周期周期过滤过滤时间时间洗涤洗涤时间时间辅助辅助时间时间sV3DWm,化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤第第3 3节节 过滤过滤一、基本概念一、基本概念39（一）板框压滤机（一）板框压滤机化工

19、原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤第第3 3节节 过滤过滤二、过滤设备二、过滤设备40l 板板框框结结构构41l排列方式排列方式第第3 3节节 过滤过滤二、过滤设备二、过滤设备l滤液排出方式滤液排出方式 管管一一起起排排出出各各板板流流出出滤滤液液汇汇集集于于总总暗暗流流液液用用滤滤板板底底部部侧侧管管均均排排滤滤明明流流:l洗涤：横穿洗涤法洗涤：横穿洗涤法AA21W EW)(2)(eeLLLL 42（二）转筒真空过滤机（二）转筒真空过滤机43转筒及分配头：转筒及分配头：44l 工工作作原原理理1-71-7过滤区过滤区8-10 8-10 吸干区吸干区ff槽槽 滤液通路滤液

20、通路11 11 不工作区不工作区 不与任何凹槽相连不与任何凹槽相连12-1312-13 洗涤区洗涤区14 14 吸干区吸干区gg槽槽 洗液通路洗液通路15 15 不工作区不工作区16-1716-17吹松区、卸料区吹松区、卸料区 hh槽槽 压缩空气压缩空气18 18 不工作区不工作区与真空与真空管相连管相连化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤第第3 3节节 过滤过滤二、过滤设备二、过滤设备45第第4 4节节 膜过滤膜过滤一、膜过滤原理与膜组件一、膜过滤原理与膜组件（一）膜过滤原理（一）膜过滤原理46（二）膜组件（二）膜组件化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤

21、沉降与过滤1.1.板框式膜组件板框式膜组件第第4 4节节 膜过滤膜过滤一、膜过滤原理与膜组件一、膜过滤原理与膜组件47化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤2.2.卷绕式膜组件卷绕式膜组件第第4 4节节 膜过滤膜过滤一、膜过滤原理与膜组件一、膜过滤原理与膜组件48化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤3.3.管式膜组件管式膜组件第第4 4节节 膜过滤膜过滤一、膜过滤原理与膜组件一、膜过滤原理与膜组件49化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤4.4.中空纤维膜组件中空纤维膜组件第第4 4节节 膜过滤膜过滤一、膜过滤原理与膜组件一、

22、膜过滤原理与膜组件50第第4 4节节 膜过滤膜过滤二、微滤二、微滤微滤常用于从液相或气相中截留微粒、细菌和其他微滤常用于从液相或气相中截留微粒、细菌和其他污染物。污染物。微滤膜具有材质薄、滤速快、吸附少、无介质脱微滤膜具有材质薄、滤速快、吸附少、无介质脱落、不参与化学反应等优点，这是普通过滤材料无落、不参与化学反应等优点，这是普通过滤材料无法取代的。孔径为法取代的。孔径为0.60.8m0.60.8m的微滤膜可用于气体的微滤膜可用于气体的除菌和过滤，其中以的除菌和过滤，其中以0.45m0.45m的微滤膜的应用最的微滤膜的应用最为广泛，常用于料液和水的净化处理。此外，为广泛，常用于料液和水的净化处

23、理。此外，0.2m0.2m的微滤膜可用于药液的除菌过滤。的微滤膜可用于药液的除菌过滤。51第第4 4节节 膜过滤膜过滤三、超滤三、超滤超滤操作过程无相变，不需要加热，不会引起超滤操作过程无相变，不需要加热，不会引起产品变性或失活，因此在制药生产中经常用于产品变性或失活，因此在制药生产中经常用于病毒及病毒蛋白的精制。目前狂犬疫苗、日本病毒及病毒蛋白的精制。目前狂犬疫苗、日本乙型脑炎疫苗等病毒疫苗均已采用超滤浓缩提乙型脑炎疫苗等病毒疫苗均已采用超滤浓缩提纯工艺进行生产。纯工艺进行生产。52第第4 4节节 膜过滤膜过滤四、纳滤四、纳滤 纳滤能截留小分子有机物，并同时透析出无机离纳滤能截留小分子有机物

24、，并同时透析出无机离子，是一种集浓缩与脱盐于一体的膜过滤技术。由子，是一种集浓缩与脱盐于一体的膜过滤技术。由于无机盐能透过纳滤膜，因而大大降低了渗透压，于无机盐能透过纳滤膜，因而大大降低了渗透压，故在膜通量一定的前提下，所需的外压比反渗透的故在膜通量一定的前提下，所需的外压比反渗透的要低得多，从而可使动力消耗显著下降。要低得多，从而可使动力消耗显著下降。53第第4 4节节 膜过滤膜过滤五、反渗透五、反渗透(a)渗透渗透 (b)渗透平衡渗透平衡 (c)反渗透反渗透 54第第4 4节节 膜过滤膜过滤六、电渗析六、电渗析55第第5 5节节 气体净化气体净化一、机械除尘一、机械除尘 含尘气体含尘气体净

25、化气体净化气体尘粒尘粒尘粒尘粒净化气体净化气体含尘气体含尘气体尘粒尘粒含尘气体含尘气体净化气体净化气体集尘器集尘器含尘气体含尘气体56第第5 5节节 气体净化气体净化二、过滤除尘二、过滤除尘化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤 尘粒尘粒含尘气体含尘气体1净化气体净化气体2袋式除尘器袋式除尘器57第第5 5节节 气体净化气体净化三、洗涤除尘三、洗涤除尘填料式洗涤除尘器填料式洗涤除尘器 洗涤水洗涤水泥浆泥浆净化气体净化气体含尘气体含尘气体123458第第5 5节节 气体净化气体净化四、洁净空气净化流程及专用过滤器四、洁净空气净化流程及专用过滤器（一）洁净空气净化流程（一）洁

26、净空气净化流程 回风管回风管3211456789送风管送风管59化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤（二）洁净空气净化专用过滤器（二）洁净空气净化专用过滤器 123含含尘尘空空气气洁洁净净空空气气324516M型初效空气过滤器型初效空气过滤器 第第5 5节节 气体净化气体净化四、洁净空气净化流程及专用过滤器四、洁净空气净化流程及专用过滤器60化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤WD型中效空气过滤器型中效空气过滤器 54321含含尘尘空空气气洁洁净净空空气气+3421第第5 5节节 气体净化气体净化四、洁净空气净化流程及专用过滤器四、洁净空气净化流

27、程及专用过滤器61化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤亚高效过滤器亚高效过滤器 213第第5 5节节 气体净化气体净化四、洁净空气净化流程及专用过滤器四、洁净空气净化流程及专用过滤器62化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤高效空气过滤器高效空气过滤器 1234第第5 5节节 气体净化气体净化四、洁净空气净化流程及专用过滤器四、洁净空气净化流程及专用过滤器63化工原理化工原理课件课件第第3 3章章 沉降与过滤沉降与过滤1.重力沉降速度以及降尘室临界粒径和颗粒回收率的计算。重力沉降速度以及降尘室临界粒径和颗粒回收率的计算。2.离心沉降原理，旋风分离器、沉降离心机和碟式离心机的结离心沉降原理，旋风分离器、沉降离心机和碟式离心机的结构与工作原理。构与工作原理。3.过滤操作的基本概念，板框压滤机、转筒真空过滤机和三足过滤操作的基本概念，板框压滤机、转筒真空过滤机和三足过滤式离心机的结构与工作原理。过滤式离心机的结构与工作原理。4.膜过滤原理及常用膜组件，微滤、超滤、纳滤、反渗透和电膜过滤原理及常用膜组件，微滤、超滤、纳滤、反渗透和电渗析的特点及应用。渗析的特点及应用。5.常用气体净化方法及洁净空气净化专用过滤器的主要性能。常用气体净化方法及洁净空气净化专用过滤器的主要性能。