范文一:非均相混合物分离
湄洲湾职业技术学院
一、单选题
1.在滞流区颗粒的沉降速度正比于( )。
(A)(ρs-ρ)的1/2次方 (B)μ的零次方
(C)粒子直径的0.5次方 (D)粒子直径的平方
2.自由沉降的意思是( )。
(A)颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计
(B)颗粒开始的降落速度为零,没有附加一个初始速度
(C)颗粒在降落的方向上只受重力作用,没有离心力等的作用
(D)颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程
3.颗粒的沉降速度不是指( )。
(A)等速运动段的颗粒降落的速度
(B)加速运动段任一时刻颗粒的降落速度
(C)加速运动段结束时颗粒的降落速度
(D)净重力(重力减去浮力) 与流体阻力平衡时颗粒的降落速度
4.对于恒压过滤( )。
(A)滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的 倍
(B)滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍
(C)滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍
(D)当介质阻力不计时,滤液体积增大一倍,则过滤时间增大至原来的 倍
5.回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为( )。
(A) l (B)1/2 (C) 1/4 (D)1/3
6.以下说法是正确的( )。
(A)过滤速率与S(过滤面积) 成正比
(B)过滤速率与S2成正比
(C)过滤速率与滤液体积成正比
(D)过滤速率与滤布阻力成反比
7.叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为( )。
(A) 1/2 (B)1/4 (C) 1/3 (D) l
8.过滤介质阻力忽略不计,滤饼不可压缩进行恒速过滤,如滤液量增大一倍,则( )。
(A)操作压差增大至原来的 倍 (B)操作压差增大至原来的4倍
(C)操作压差增大至原来的2倍 (D)操作压差保持不变
9.恒压过滤,如介质阻力不计,过滤压差增大一倍时,同一过滤时刻所得滤液量( )。
(A)增大至原来的2倍 (B)增大至原来的4倍
(C)增大至原来的 倍 (D)增大至原来的1.5倍
10.以下过滤机是连续式过滤机( )。
(A)箱式叶滤机 (B)真空叶滤机
(C)回转真空过滤机 (D)板框压滤机
11.过滤推动力一般是指( )。
(A)过滤介质两边的压差 (B)过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差
(C)滤饼两面的压差 (D)液体进出过滤机的压差
12.板框压滤机中,最终的过滤速率是洗涤速率的( )。
(A)一倍 (B)一半 (C)四倍 (D)四分之一
13.板框压滤机中( )。
(A)框有两种不同的构造 (B)板有两种不同的构造
(C)框和板都有两种不同的构造 (D)板和框都只有一种构造
14.非球形颗粒的当量直径的一种是等体积球径,它的表达式为( )。
(A)dp=6V/A 此处V 为非球形颗粒的体积,A 为非球形颗粒的表面积
(B)dp=(6V/p)1/3 (C)dp=(4V/n)l/2
(D)dp=(kV/)1/3 k 为系数,与非球形颗粒的形状有关
15.球形度(形状系数) 恒小于或等于1,此值越小,颗粒的形状离球形越远,球形度的定义式可写为( )。
化工原理题库
(A) js=Vp/V V 为非球形粒子的体积,Vp 为球形粒子的体积
(B) js=Ap/A A 为非球形粒子的表面积
Ap 为与非球形粒子体积相同的球形粒子的表面积
(C) js =ap/a a 为非球形粒子的比表面积
ap 为球形粒子的比表面积
(D) js =6 ap / (pd)
16.“在一般过滤操作中,实际上起到主要介质作用的是滤饼层而不是过滤介质本身”,“滤渣就是滤饼”,则( )。
(A)这两种说法都对 (B)两种说法都不对
(C)只有第一种说法正确 (D)只有第二种说法正确
17.助滤剂应具有以下性质( )。
(A)颗粒均匀、柔软、可压缩 (B)颗粒均匀、坚硬、不可压缩
(C)粒度分布广、坚硬、不可压缩 (D)颗粒均匀、可压缩、易变形
18.“颗粒的粒度分布愈不均匀,则所形成的床层空隙率越大”,“壁附近床层空隙率较床层中心的空隙率大” ( )。
(A)两种说法都对 (B)两种说法都不对
(C)只有第一种说法对 (D)只有第二种说法对
19.床层的平均空隙率与床层的平均自由截面积在以下条件下相等( )。
(A)颗粒粒度均匀 (B)沿整个横截面上自由截面均匀
(C)沿整个床层高度各截面的自由截面均匀 (D)颗粒的比表面积均匀
20.流化的类型有( )。
(A)散式流化和均匀流化 (B)聚式流化和散式流化
(C)聚式流化和鼓泡流化 (D)浓相流化和稀相流化
21.流化床的压降随气速变化的大致规律是( )。
(A)起始随气速增大而直线地增大 (B)基本上不随气速变化
(C)ΔPμ (D) ΔPμu2
22.在讨论旋风分离器分离性能时,临界直径这一术语是指( )。
(A)旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径
(B)旋风分离器允许的最小直径
(C)旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径
(D)能保持滞流流型时的最大颗粒直径
23.旋风分离器的总的分离效率是指( )。
(A)颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率
(B)颗粒群中最小粒子的分离效率
(C)不同粒级(直径范围) 粒子分离效率之和
(D)全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率
24.在离心沉降中球形颗粒的沉降速度( )。
(A)只与d ,rs ,r ,uT ,R 有关 (B)只与d ,r ,uT ,R 有关
(C)只与d ,r ,uT ,R ,g 有关 (D)只与d ,r ,uT ,R ,Kc 有关
(题中uT 气体的切向速度,R 旋转半径,Kc 分离因数)
25.降尘室没有以下优点( )。
(A)分离效率高 (B)阻力小
(C)结构简单 (D)易于操作
26.降尘室的生产能力( )。
(A)只与沉降面积A 和颗粒沉降速度ut 有关 (B)与A 、ut 及降尘室高度H 有关
(C)只与沉降面积A 有关 (D)只与ut 和H 有关
二、填空题
1.一球形石英颗粒,在空气中按斯托克斯定律沉降,若空气温度由20℃升至50℃,则其沉降速度将( )。
2.降尘室的生产能力与降尘室的( )和( )有关。
3.降尘室的生产能力与降尘室的( )无关。
湄洲湾职业技术学院
4.在除去某粒径的颗粒时,若降尘室的高度增加一倍,则沉降时间( )。
5.在除去某粒径的颗粒时,若降尘室的高度增加一倍,气流速度( )。
6.在除去某粒径的颗粒时,若降尘室的高度增加一倍,生产能力( )。
7.在滞流(层流) 区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的( )次方成正比。
8.在湍流区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的( )次方成正比。
9.降尘室的高度由式( )决定,式中符号的意义是( )。
10.在过滤的大部分时间中,( )起到了主要过滤介质的作用。
11.过滤介质阻力忽略不计,滤饼不可压缩,则恒速过滤过程中滤液体积由Vl 增多至V2=2Vl时,则操作压差由ΔPl 增大至ΔP2=( )。
12.已知q 为单位过滤面积所得滤液体积V/S,qe 为V e/S,V e 为过滤介质的当量滤液体积(滤液体积为V e 时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力) ,在恒压过滤时,测得 Δt/Δq=3740q+200 则过滤常数K= ( )。
13.已知q 为单位过滤面积所得滤液体积V/S,qe 为V e/S,V e 为过滤介质的当量滤液体积(滤液体积为V e 时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力) ,在恒压过滤时,测得 Δt/Δq=3740q+200 则过滤常数qe= ( )。
14.最常见的间歇式过滤机有( )和( )。
15.在一套板框过滤机中,板有( )种构造,框有( )种构造。
16.板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间,设框已充满,则在每一框中,滤液穿过厚度为 ( )的滤饼。
17.板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间,设框已充满,在洗涤时,洗涤液穿过厚度为 ( )的滤饼。
18.板框过滤机在过滤阶段结束的瞬间,设框已充满,在洗涤时,洗涤液穿过的滤布面积等( )。
19.旋风分离器性能的好坏,主要以( )来衡量。 临界粒径的大小
20.旋风分离器的 ( ) 越小,说明其分离性能越好。
21.离心分离设备的分离因数定义式为Kc=( )。
22.回转真空过滤机,回转一周所需时间为T ,转鼓的表面积为S ,转鼓的浸没度为y ,则一个过滤周期中,过滤时间为( )。
23.回转真空过滤机,回转一周所需时间为T ,转鼓的表面积为S ,转鼓的浸没度为y ,则一个过滤周期中,过滤面积为( )。
24.回转真空过滤机的转鼓浸没度是( )与( )的比值。
25.当介质阻力不计时,回转真空过滤机的生产能力与转速的( )次方成正比。
26.间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/St,此处V 为( )。 一个操作循环中得到的
27.间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/St,此处St 表示一个操作循环所需的( )。
28.间歇过滤机的生产能力可写为Q=V/St,St 等于一个操作循环中( )、( ) 和( )三项之和。
29.一个过滤操作周期中,“过滤时间越长,生产能力越大”的看法是否正确?( )
30.一个过滤操作周期中,“过滤时间越短,生产能力越大”的看法是否正确?( )
31.一个过滤操作周期中,过滤时间有一个( )值。
32.一个过滤操作周期中,最适宜的过滤时间指的是此时过滤机生产能力( )。
33.过滤机操作循环中,如果辅助时间越长,则最宜的过滤时间将( )。
34.对不可压缩性滤饼dV/dt正比于ΔP 的( )次方。
35.对可压缩滤饼dV/dt正比于ΔP 的( )次方。
36.对恒压过滤,介质阻力可以忽略时,过滤量增大一倍,则过滤速率为原来的( )。
37.对恒压过滤,当过滤面积增大一倍时,如滤饼不可压缩,则过滤速率增大为原来的( )。
38.对恒压过滤,当过滤面积增大一倍时,如滤饼可压缩,则过滤速率增大为原来的( )倍。
39.叶滤机过滤时,固体颗粒流在滤叶的( )部。 内
40.叶滤机过滤时,滤液穿过滤布由滤叶( )部抽出。 外
化工原理题库
三、计算题
1、已算出直径为40μm 的某颗粒在20?C 常压空气内的沉降速度为0.08m/s,另一种直径为1mm 的较大颗粒的沉降速度为10m/s,试计算:
(1)颗粒密度与小颗粒相同,直径减半,沉降速度多大;
(2)颗粒密度与大颗粒相同,直径加倍,沉降速度多大。
[答:(1)0.02m/s;(2)14.1m/s]
2、用一降尘室净化20?C 常压空气,当空气的质量流量为1000kg/h时,可将直径大于20μm 以上的颗粒全部除去,试核算以下条件降尘室的工作状况:
(1)空气的质量流量和温度不变,压力增加一倍,除尘室可全部除去的最小颗粒直径为多少,若仍保证20μm 以上的颗粒全部除去,降尘室的处理能力为多少;
(2)空气的压力和质量流量不变,温度由20?C 升至200?C ,可全部除去的最小颗粒直径为多少,若仍保证将20μm 以上的颗粒全部除去,降尘室的处理能力为多少。
[答:(1)14.1μm ,2000kg/h;(2)30.4μm ,433kg/h]
3、降尘室总高4m ,宽1.7m ,长4.55m ,室中安装39块隔板,每块隔板间高度为0.1m ,现每小时通过降尘室的含尘气体为2000m 3、气体密度为1.6kg/m(均系标准状况),气体温度为400?C ,此时气体粘度为3?10Pa ?s ,尘粒密度为3700kg/m。求(1)理论上能完全除去的最小颗粒直径;(2)直径6μm 的颗粒有百分之几能被除去。
[答:(1)8. 1μm ;(2)54.7%]
4、用一板框压滤机过滤某水悬浮液,滤框空处高、宽均为1m ,滤框厚30mm ,在2at (表压)下,实验求得过滤方程为:
(q +0. 00147) 2-533=0. 00206(θ+0. 00105)
332θ—h ;式中q —m /m,悬浮液中含固体10%(质量百分数,下同),滤渣中固体50%,滤渣密度1500kg/m,
现要求每三小时过滤一次并获得6m 3滤液,问需要几个滤框。
[答:39块]
5、某悬浮液中固相质量分率为9.3%,绝干固体密度为3000kg/m,液相为水。在一小型压滤机中测得此悬浮液的过滤常数k 为1. 1?10
23-4m /(s?atm) ,滤渣的空隙率为40%,现采用一台转筒直径为1.75m ,长度2为0.98m ,过滤面积为5m ,浸入角度120?,转速n =0. 5rpm 的回转真空过滤机进行生产,操作真空度为
600mmHg 。已知滤渣不可压缩,过滤介质阻力可以忽略,试求此过滤机的生产能力和滤渣厚度。
若改用在滤框长、宽均在810mm 的板框压滤机中进行操作,操作压力为1atm ,压滤机的拆装时间用3min ,将每个滤框内的滤渣除去用40s 。要求生产能力与回转过滤相同,问最小需要几个滤框,每个滤框的厚度为多少。
提示:求最小滤框数先求出滤框数与厚度的关系,而后求导,求出最小滤框数后圆整,此时框厚度相应减小,生产能力下降,应校核生产能力是否满足要求。
3[答:生产能力:12. 52m /h,滤渣厚度:4.86mm ,最小滤框数:8,框厚度:36mm]
6、叶滤机在恒定压差下操作,过滤时间为θ,卸渣等辅助时间为θR ,滤饼不洗涤。试证当过滤时间满足下式时,叶滤机的生产能力达到最大。
θ=θR +2q e R K
3
-627、某生产过程每天(24h )欲得滤液15m ,现有过滤面积为8m 的过滤机一台,采用间歇式操作,在恒压下每操作周期为3.5h ,其中过滤时间为3h 。将悬浮液在同样条件下,测得过滤常数为4?10
q e =2. 5?10-2m /s2,,滤渣不洗。问:
(1)能否达到工艺条件;
(2)若达不到,希望通过增加压力的方法解决,则压力至少应比原来增加多少倍,设滤渣不可压缩;
(3)若其他条件不变,维持(1)操作,而每周期为1h ,其中过滤时间45min ,是否能达到工艺要求。
[答:(1)不能;(2)1.04倍;(3)能]
8、有一回转真空过滤机每分钟转2转,每小时可得滤液4m 。若过滤介质阻力可忽略不计,问每小时欲获得6m 滤液转鼓每分钟应转几周,此时转鼓表面滤饼厚度为原来的多少倍,操作中所用的真空度保持不变。
[答:4.5rpm ,2/3倍] 33m /m32
范文二:非均相混合物分离
1
1
2
1
2
1
1
2
1
2
2
3
4
1
,3F,mg,d,,,g gs6
,3F,d,,,g b6
2u,,,,,,,,,FpAA d2
2pu,
,,, g2g,
F = F + F gbd
4,,,,d,g,,su, 3,,,
, 2
1
, 2
3
d;u;,;, p
,,F,fd.u.,., dp
,,,,,Re p
,,Re3
,410,Re,11
24,, Re
2,,,,d,gsu, o18,
Stokes
31,Re,102
18.5
,, 0.6Re
0.6,,,,g,d,Res u,0.27 o,
Allen
3510,Re,2,10 3
4
,,0.44Re
,,,,,dgs u,1.74 o,
Newton
5Re,2,104
,,0.1,
4
1
o30C
32670/m
,m130
mm21
mm1
5
2,1,,Re,Re,,Re,Re
4,,,,d,g,,su, 3,,,
4,,,,d,g,,,sdu,, Re,2,3,,,uo
34,,,,d,g,,,,2s,,Re, 23,,
4,,,,,,g,,1,s,,Re, 233,,,u
1
1d ev
6
,3V,,d ev6
6V3,d ev,2deA
2A,,,d eA
A,d eA,3d es
2,dA,esS,, ,3V,des6
6d, esS
7
2,
dev
Sd eA
,
2,d,与非球形颗粒体积相当的球的表面积ev,,, 2非球形颗粒的表面积,,deA
a
2322,6V6a622333,,,,da ev,,,
与非球形颗粒体力相当的球的表面积,,
非球形颗粒的表面积
262 13,,,a36,,,,,,0.806,,26,,a,,
1
u
,1
uo
, 2
8
LH,,,,,,, 1212uuo
L,b,HL,b,HV,u,b,H,,,L,b,u,A,uoo底 H,1
uo
o3120C2500m/h
31800/m
,m10
2m5m
o21.5m2m100C
332700m/h2400/m
1100%
20.05mm
9
2
10~100m
2.5~4m
0.3~1m
3
1
2
3
10
?2
1
2
1
2
,
,
11
床层空隙体积床层体积,颗粒总体积,,, 床层总体积床层总体积
33m/m
,
,
,
,
,
,
,
A
ALA,空隙体积,,,,A,,,A 床ALA,床层体积床床
S
颗粒表面积颗粒体积,颗粒表面积颗粒体积S,,
床层体积床层体积
床层体积,空隙体积,S,,P,,,,1,,,SP床层体积
S P
12
d e
le
e4,流道截面积,l4,流道截面积ed,,
e润湿周边润湿周边,l4,床层的流动空间4,床层空隙总体积,,
细管的全部内表面积床层颗粒总表面积
,4,,床层总体积,4,,, 床层颗粒总表面积床层颗粒总表面积
床层总体积
4,4,,,
,,S1,,,SP
u
V,u,A空床
A,u,,u,A空,
,,u u空
32,lu,,p2
d
13
/,l,ue,,p,
2deu
22k,,,l,ek,,,,s,,1,p,p,,,u,,,l23
,,,,4,,,,,,,,,sp122,,,,,k,1,,sp
,p,r,u,,,lr,3,
3
2
3
1
2
14
3
4
1
42510N/m
2
52510N/m
3
52510N/m
4
1
15
2
1
SYD
2
3
1
= 4
4
3
16
552 310~510N/m
62110 N/m
4
BMS20/635~25
B
M A
S
22020m
635 635mm
2525 mm
1
1
dVdq32u,, m/m?s A,d,d,
32 q m/m
2
17
dV3u,A, m/s d,
2
1
,p,r,u,,,l
V,Cl,,q,CV,C,l,AA
dq,P过滤推动力u,,, d,r,,,c,q滤饼阻力
Vr,,,c,,r,,,c,q A
2
l e
Ver,,,c,,r,,,c,q eA
,,r,,,c,q,q e
3
过程总推动力过程总推动力过程的速率,, 过程总阻力滤饼阻力,过滤介质阻力
dq,P
u,, ,,d,r,,,c,q,qe
dVA,,Pu,, ,,A,d,r,,,c,V,Ve
2dVA,,P, ,,d,r,,,c,V,Ve
3
18
,P
r,,,c
dqk,Pu,,k, d,q,qr,,,ce
q,q,,,ee,,q,qdq,k, ,,eq,ee
2q,2q,q,2k,,K,2k e
2q,2q,q,K,, e
22V,2V,V,K,A,, e
q 4K e2q,2q,q,K,, e
qq2,e,, qKK
q1,2eq qKK
3m 0.10 0.20 0.30 0.40
s 38 115 228 380
2q1 mK e
19
5
2dVA,kA,kA,K
V,,,, ,,d,V,Vq,q2,q,qeee
A,KV,终 ,,2,q,qe终
1A,KV,,V,w终 48,,,q,qe终
GGGGGwwwww,,,,,, wA111VA,u滤,A,u,Vwww,,u滤终终终4422
6
VQ, ,,,,,W过滤辅助
20
81081025mm (
42)40K=110 m/s
32q=0.01m/me
30.01100kg/ m
2
1 21/10
320
21
范文三:非均相混合物
第三章 答案:
一、填空题
1. 非均相混合物,连续相,分散相 2.重力沉降,离心沉降
2418.53. ,, ,,0.44,,,,0.6ReRett
4.大,小
5.变慢,加快
6. 周围流体
7.停留时间大于沉降时间
8.降尘室,预分离
9.滤饼过滤和深层过滤
10.滤饼能够迅速生成,大于1%
11. 机头、滤框、滤板、尾板和压紧装置。 12. 4
13.明流,暗流
二、名词解释与简答
11.?为了满足各相物流进一步加工的需要 2 ?回收含有有用物质的一相
3 ?除去对下一工序或对环境有害的一相 2.当混合物中颗粒含量较少,且分离设备尺寸又足够大的情况下,颗粒的沉降过程可以认为
不受周围颗粒和器壁的影响。
13. ?流体在离开设备前,颗粒已能沉降到设备底部或器壁;
2?尽可能减少对沉降过程的干扰
3?避免已沉降颗粒的再度扬起
4. 答:过滤操作中使流体透过而截留固体的可渗透材料称为过滤介质。
选择过滤介质的主要依据有(1)分离要求(2)悬浮液特性(3)操作条件
(4)过滤设备的类型
三、计算题
V0.0343211. 解:(1) ; t,300sq,,,0.17mm11A0.2
V0.050322 ; t,600sq,,,0.25m/m22A0.2
2根据 : q,2qq,Kte
2,0.1720.17300,,q,,K,e则有 ,2,0.2520.25600,,q,,Ke,
,42K,1.26,10m/s解得 ,232q,2.61,10m/me
,,233(2) V,qA,2.61,10,0.2,5.22,10mee
22根据 (1分) V,2VV,KAte
2,3,42 V,2,5.22,10V,1.26,10,0.2,3600
3解得: V,0.130m
2. 解: 在降尘室中能够完全被分离出来的最小颗粒的沉降速度为
V3s m/s u,,,0.3tbl10
由于粒径为待求参数,沉降雷诺准数Re和判断因子K都无法计算,故需采用试差法。t
假设沉降在滞流区,则可用斯托克斯公式求最小颗粒直径,即
,5,18u18,2.6,10,0.3,5t ,,,6.91,10m,69.1μmdmin,,,3000,9.81,,gs
核算沉降流型
,5,6.91,10,0.3,0.75dumint Re,2 t,,,0.598,5,2.6,10
原设在滞流区沉降正确,求得的最小粒径有效。
范文四:非均相混合物的分离
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离
第三章 非均相混合物的分离
本 章 学 习 要 求
1(熟练掌握的内容
非均相混合物的重力沉降与离心沉降的基本公式;过滤机理和过滤基本参数;恒压过滤方程及过滤常数的测定。
2(理解的内容
沉降区域的划分;降尘室生产能力的计算;旋风分离器临界直径的计算;过滤基本方程;沉降与过滤的各种影响因素;板筐压滤机与转鼓真空过滤机的基本结构、操作及计算。
3(了解的内容
其它分离设备的构造与操作特点;干扰沉降;滤饼的可压缩性;恒速过滤;分离设备的选择。 概述
自然界里的大多数物质是混合物。大致可分为均相混合物和非均相混合物两大类。由于非均相物系中的连续相和分散相具有不同的物理性质(如密度),故一般可用机械方法将它们分离。要实现这种分离,必须使分散相和连续相之间发生相对运动,因此,非均相物系的分离操作遵循流体力学的基本规律。按两相运动方式的不同,机械分离大致分为沉降和过滤两种操作。
在化工生产中分离非均相混合物的主要目的:
(1) 收集分散物质
举例:从气流干燥器或喷雾干燥器出来的气体以及从结晶器出来的晶浆中都带有大量的固体颗粒,必须收取这些悬浮的颗粒作为产品; 又如从催化反应器出来的气体中,往往夹带着催化剂颗粒,必须将这些有价值 的颗粒加以回收,循环使用。
(2) 净化分散介质
举例:某些催化剂反应的原料气中若带有灰尘杂质会影响触媒的效能,为此,在气体进入反应器之前必须除净其中的灰尘,以保证触媒的活 性。
(3) 环境保护
举例:近年来,各种工业污染成为国计民生中及待解决的严重问题,因此要求工厂对排出的废气,废液中的有害物质加以处理,时期浓度符合规定的标准,以保护环境。非均相物系的分离操作在环境保护方面起到一定作用。
非均相混合物分离方法:
乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 1 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离
1、分离依据:分散介质(连续相)与分散物质(分散相)性质的差异,如密度不同、颗粒大小不同等。
2、分离手段:使要分离的两相或两种物质产生相对运动。
分离方法:
(1)沉降
在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度差异,使之发生相对运动而实现分离的操作过程。实现沉降操作的作用力可以是重力,也可以是离心力,因此有重力沉降和离心沉降之分。
(2)过滤
依据两相对固体多孔介质透过性的差异, 液体通过多孔介质产生相对运动,而固体颗粒被截留。
(3)电场分离
依据两相电性质的差异,在电场力作用下进行分离。
乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 2 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离
?3.1 沉 降
3.1.1 重力沉降
在重力场中,借连续相与分散相的密度差异使两相分离的过程,称为重力沉降。
1. 球形颗粒的自由沉降
若固体颗粒在沉降过程中,不因流体中其它颗粒的存在而受到干扰的沉降过程,称为自由沉降。
表面光滑的球形颗粒在静止流体中沉降时,由于颗粒的密度ρ大于流s体的密度ρ,所以颗粒受重力作用向下沉降,即与颗粒与流体产生相对运动。在沉降中,颗粒所受到的作用力有重力、浮力和阻力。开始时,颗粒为加速运动,随着颗粒沉降速度的增大,阻力亦增大,当颗粒受力达平衡时,颗粒即开始作匀速沉降,对应的沉降速度为一定值,称该速度为沉降速度或终端速度,以 u表示,其计算式为 t
,,4d()g,pp u,t3,,
2. 阻力系数ζ
阻力系数ζ是流体与颗粒相对运动时的雷诺数准Re的函数,即 t
,duptζ=()= ()fReft,
阻力系数ζ与Re的关系由实验测定,结果如图3-2所示。图中曲线按Re值可分成四个区,即 tt
24(1) 层流区,Re?2(又称斯托克斯区) ,,tRet
18.53 ,,0.6(2) 过渡区,2, Re ,10 tRet
35 (3) 湍流区,10, Re ,2×10ζ=0.44 t
3(沉降速度的计算
对应各区沉降速度的计算公式如下: ut
2,,()gd,pp(1) 层流区 u,t18,
11.61.4,,,,gd(,)pp(2) 过渡区 u,0.153,,t0.40.6,,,,,,
乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 3 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离
,,d(,)gpp(3) 湍流区 u,1.74t,
计算沉降速度时,为选用计算公式,应先判断流动类型,即先算出Re值,计算Re时需已知,而uutttt是待求量,故需用试差法求解。 ut
试差过程为:先假设流动类型(层流、过渡流或湍流),选用相应的u计算式计算出u,用此u计算Re,iiit再检验假设的流型是否正确,如果计算结果与假设不符,则应重新假设、计算,直至计算结果与假设一致为止。
4. 际沉降速度
(1)颗粒形状
颗粒形状与流动阻力密切相关。由于生产中所遇到的颗粒形状各异,至目前为止尚没有可用于计算各种形状颗粒的沉降速度计算式,故仍采用球形颗粒的沉降速度计算式,但应将式中及Re中的颗粒d直径用t1
36V,,p,,当量直径d代替, d,ee,,,,,
S球形度:颗粒偏离球形的程度。 ,,,SF
2 S,单个颗粒的表面积,m;
2 S,直径为d得球体表面积,m;Fe
(2)干扰沉降
是指由于沉降系统中的颗粒数量较多,在沉降过程中颗粒之间相互影响,而使颗粒不能正常沉降,称为干扰沉降。
乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 4 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离
(3)绝对速度
当颗粒的相对运动达到匀速时,绝对速度为: u,u,ut,atf
3.1.2 离心沉降
颗粒受到离心力的作用而沉降的过程称为离心沉降。
1. 离心加速度
颗粒在离心力场中所受到的离心力大小为
2uTFm,cr
Du,u对一定质量的物体,F随所在位置及转速而改变。减小r或提高转速()均可使离心力增大。,cT60离心力的方向是沿回转半径指向外周。
22离心加速度: ,,,r,urT
2. 离心沉降速度
离心力场中的颗粒在径向与流体间产生相对运动时,同样受到三个作用力,即离心力、向心力和阻力。
当三力平衡时,颗粒在径向上相对于流体的速度即为颗粒在此位置上的离心沉降速度,以u表示,其计算r式为
,,4(),dpp ,u,r3,,
若颗粒沉降过程属于层流,沉降速度为
2(,,)d,pp2 ur,,r18,
应注意的是离心沉降速度u随回转半径r的变化而变化。 r
3. 离心分离因数Kc
22ur,,TK表示离心沉降速度与重力沉降速度的比值,即 它是反映离心沉降设备工作,,crgg,性能的主要参数。
4. 颗粒运动的绝对速度
绝对速度为流体速度与沉降速度的矢量和,即: u,u,u pTr
3.1.3 沉降分离设备
1. 对沉降分离设备的要求
(1)基本要求
设备内的沉降距离与颗粒沉降速度之比称为沉降时间t; s
流体在设备运动的时间称为停留时间; tr
沉降分离要满足的基本条件: t,trs
乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 5 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离
(2)分离性能指标
总效率—分离部分颗粒与总颗粒之比。 ,0
粒级分离效率— 相同粒径中,分离部分颗粒占总量的质量分数。 ,i
临界直径— 粒径增至某一临界值时,粒级效率达到100%的颗粒直径。 dpc
最大生产能力— 混合物最大可能的处理量
分离设备的重要性能指标:分离效率、临界直径、最大生产能力。
2. 重力沉降设备
(1)降尘室
借重力沉降的设备称为降尘室。
降尘室的长、高、宽分别为L、H、B,气体的速度为u,颗粒的沉降速度为u。 t
气体在降尘室内的停留时间为 tr
L t,rLL气体气体u气体气体出口出口进口进口BBuuVVttuu颗粒沉降所需时间为 tVVs
HHH t,sut
保证颗粒能被沉降下来,需 图3-3 降尘室 t,trs
LH则 ,uut
降尘室的生产能力为 V,BHu,BLut
含尘气体中的固体颗粒,凡是能满足u=Hu/L式的条件可被100%除去。用上式计算出的颗粒直径称为t临界直径,以d表示。与临界直径d相对应的沉降速度称为临界沉降速度, pcpc
,18,V18sd,,ud,,ptpccc,,(,)g,,gA(,)ss或
当u和d一定时,降尘室的生产能力V与降尘室的底面积A成正比,与高度H无关,故降尘室多制pcpcs成扁平形。为提高其生产能力,可制成多层降尘室。
降尘室适于分离粒径大于75μm的尘粒,亦可作为预分离设备。
(2)连续沉降槽
借重力沉降分离悬浮液的设备称为沉降槽或增稠器。
悬浮液通过沉降槽后可分离成清液和沉乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 6 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离 渣。 图3-4 连续沉降槽
沉降槽适于处理颗粒不太小、浓度不高,但处理量较大的悬浮液的分离。这种设备具有结构简单,可连续操作且增稠物浓度较均匀等优点,其缺点是设备庞大、占地面积大、分离效率较低等。
注意:
(1) 沉降速度是当颗粒在流体中沉降时所受到的重力与浮力和阻力之和为零时,颗粒作匀速运动时的速度,其值与流体、颗粒的密度、颗粒直径及流体流动型态等因素有关,可见,沉降速度不是操作特性,而是综合特性。
(2) 流体的流速u与颗粒沉降速度u不同: t
当u,u时,颗粒向上运动,此时颗粒被流体带出; t
当u,u时,颗粒静止悬浮于流体中(如转子流量计在操作时,转子悬浮在某一位置); t
当u,u时,颗粒向下运动。可见,沉降过程是在u,u的条件下进行。 tt
(3) 温度对沉降速度u的影响,粘度μ增大,沉降速度u减小,否则反之。气体的粘度随着温度升高而tt
增大,故温度高的气体除尘较温度低的气体除尘困难。
3. 离心沉降设备
(1)旋风分离器
旋风分离器的构造和操作原理:气体进入后形成一个向下作螺
旋运动的外旋流,其中固体颗粒密度较大,所受离心力也大,被甩
向外围且与器壁碰撞后失去动能滑落至锥底,由排灰口排出;外旋
流到达器底后在与旋涡中心的压力差作用下沿中心折回,并形成自
下而上的内旋流,净化后的气体由中央排气管排出。
旋风分离器分离性能:
?临界粒径
临界直径是旋风分离器能100%除去的最小粒径,以表示,用下式计
,B9d,e,N,usi算
对标准型旋风分离器,取N=5。
?压降
气体流经旋风分离器的压力损失是由气体流经进气管、排气管和器壁
的摩擦阻力、局部阻力及气流的旋转运动而引起的参量损失等,可用下式
12计算,即 pu ,,,,2
阻力系数ζ依设备的结构型式、各部分尺寸不同而异。对同一结构及比例尺寸的旋风分离器,ζ为常数。ζ值由实验测定。对标准型旋风分离器
乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 7 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离
16AB,,2D1
?旋风分离器的选用
选定旋风分离器的型式及主要尺寸的依据是:含尘气体的性质及处理量(体积流量)、要求的分离效率及其允许压力损失等。
旋风分离器我国已有定型产品,型号有CLT、CLT/A、CLP/A、CLP/B等。其详细尺寸及主要性能可查阅有关资料及手册。
通常选用旋风分离器时应在高效率与低阻力之间进行权衡。一般气体进、出口截面积小、长径比大的旋风分离器效率高,但阻力大;反之,效率低、阻力小。对有性能表的旋风分离器,可直接根据气体处理量选用合适的型号。
旋风分离器用于分离粒径为5~200μm的尘粒较为合适。
(2) 旋液分离器
旋液分离器是离心沉降悬浮液的设备,其结构和工作原理与旋风分离器类似。
旋液分离器可用于悬浮液的增稠、固体颗粒的分级等。
由于悬浮液中液相密度大,固、液两相的密度差比气固间的密度差小,所以旋液分离器的直径比旋风分离器的直径小,而圆锥部分长,这样的结构既可增大离心力,又可加长停留时间。由于液体进口速度较大,故流体阻力也较大,磨损也较严重。
分离出的固体颗粒夹带部分液体由底部排出—底流
特点:
结构简单,操作可靠,设备费用低,常用于悬浮液的增浓或颗粒的水里分级。
(3)沉降离心机
利用机械部件带动液体旋转,按操作方式可分为间歇式和连续式;按设备主轴的方位可分为立式和卧式;根据卸料方式可分为人工卸料式、螺旋卸料式、刮刀卸料式。
管式分离机
螺旋卸料离心机
乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 8 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离
?3.2 过 滤
3.2.1 概述
过滤就是在推动力(重力或人为压差)作用下,使悬浮液中的液体通过多孔介质,将固体截留,从而使悬浮液得以分离的单元操作。
悬浮液 滤浆——需要分离的液体非均相物系; (滤浆)
过滤介质——在过滤操作中起隔层作用的物质 滤饼
过滤介质 滤渣——被截留在过滤介质上的固体颗粒;
滤液——过滤后的液体。 滤液
1. 滤饼过滤与深层过滤
滤饼过滤 ?
悬浮液中的固体颗粒沉积在过滤介质表面上形成滤饼层,渡液
穿过滤饼层中空隙的过滤过程称为滤饼过滤,又称为表面过滤。其
特点是随着过滤时间的增长,滤饼层增厚,过滤阻力也随之增大。
过滤周期:过滤、洗涤、卸渣、复原
“架桥”现象:如图,由于“架桥”现象的出现,才使过滤操作真
正开始,故实际起过滤作用的是滤渣而非过滤介质。
?深层过滤
固体颗粒不形成滤饼,而是沉积在过滤介质内部的过滤求和称为深层过滤。其特点是过滤过程中阻力不变。
2. 过滤介质
过滤介质的作用是使滤液通过、截留固体颗粒及支承滤饼。要求过滤介质具有多孔性、耐腐蚀性及足够的机械强度等。过滤介质要依据分离要求,悬浮液特性,操作条件,过滤设备的类型来进行选择。
工业上常用的过滤介质有织物介质、堆积的粒状介质及多孔性固体介质等。
?织物介质(滤布)
由棉、毛、丝、麻及合成纤维制成的织物,由玻璃丝、金属丝织成的网;
?堆积介质
细砂、无烟煤、活性炭、石棉、硅藻土等细小坚硬的颗粒状物质。
?多孔固体介质
具有很多微细孔道的固体材料,能耐腐蚀,适用于处理含少量细小颗粒的 悬浮液及有腐蚀性的悬浮液。
3. 过滤推动力操1、按过滤分
过滤进行推动力可以是重力、离心力、压力差(加压、真空)。
(1) 恒速过滤
过滤过程中过滤速率恒定。深层过滤即属过滤操作。
乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 9 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离
(2) 变速过滤
过滤求和中过滤速率不恒定,滤饼过滤即属变速过滤操作。
4. 过滤基本参数
3(1)处理量— 悬浮液体积Vs、滤液体积V、滤饼体积Vc,m
3(2)生产能力— 以m滤液/h 表示
2(3)生产率G— 过滤机单位面积在单位时间内过滤出的干固体质量,kg干固体/(m s)
2(4)过滤面积A— 允许滤液通过的过滤介质的总面积, m
(5)悬浮液固相浓度c— 单位体积悬浮液中所含固体颗粒的总体积,用体积分数表述——是选择过滤设备的重要参数。
(6)滤饼含液量ω—滤饼中所含液体的质量分数
(7)滤饼与滤液的体积比ν— 获得单位体积滤液的同时形成的滤饼体积, m3滤饼/ m3滤液。
3(8)过滤速率— 单位时间获得的滤液体积,m滤液/s
32(9)过滤速度 — 单位时间单位过滤面积上获得的滤液体积,m滤液/(m s)
5. 滤饼的可压缩性
不可压缩滤饼:由刚性颗粒形成的滤饼,在过滤过程中颗粒形状和颗粒间的空隙率保持不变。
可压缩滤饼:由非刚性颗粒形成的滤饼,在压强差作用下会变形。
助滤剂
滤饼可分为可压缩性滤饼(如胶体)和不可压缩性滤饼(如硅藻土、碳酸钙)两种。
对于不可压缩性滤饼,为了减小过滤阻力,可加入某些助滤剂,如硅藻土、石棉、碳粉。由此它不宜用于滤饼需回收的过滤操作。
助滤剂是一种坚硬且形状不规则的小固体颗粒,其作用是改变滤饼的结构,使滤饼结构松散,且具有一定的刚性,从而可避免滤布的早期堵塞和过滤阻力过大。
助滤剂的使用方法视具体情况而定,可直接加进悬浮液中,亦可将助滤剂配成悬浮液先行过滤,待形成一层助滤剂滤饼层后,再进行悬浮液的过滤。
6. 滤饼的洗涤
目的:回收滤液或得到较纯净的固体颗粒。
3.2.2 恒压过滤
1. 过滤基本方程式
?过滤速率和过滤速度
过滤速率是指单位时间内通过的滤液体积。
过滤速度是指单位时间、单位面积上通过的滤液体积。
dVdqu,,Ad,d,
乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 10 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离
?过滤基本方程式
过滤基本方程式表示过滤过程中某一瞬间的过滤速率与各有关因素的关系。
在直径为d的圆形直管内,黏度为μ,以平均流速u作层流流动的流体,经过长度 l 的流动阻力为:
32,lu,,pf2d
简化处理
表示。=空隙面积A / 床层面积A a. 空隙率:滤饼孔隙的平均流通截面积与过滤面积之比,用,,022m/m
b. 滤液流过滤饼的瞬间平均速度等于瞬间过滤速度与平均流通截面积之商
dV1 u,,Adt0
c. 将滤液通过滤饼的流动,看成是以速度u直径为d0长度等于滤饼厚度L的直管阻力 ,,
d. 通过过滤介质的流动阻力可折合为相当于以流速u流过厚度为Le的滤饼阻力, Le称为过滤介质的当量滤饼厚度,滤液通过滤饼层和过滤介质的压强降可表示为
32,(L,L)ue,p,f2d 02,pd1dVdV f0u,,,,AdtA,dt32,(L,L) 0e
2,,Pd,PdVff0,, 所以: Adt,L,L,rL,L32()()ee
322r, 2式中: r为滤饼的比阻 1/m ,d0
滤饼的比阻r由滤饼的特性决定,表示滤饼的结构对过滤过程的影响,故r值的大小可反映滤液通过滤饼层的难易程度。
滤饼厚度L与当时已经获得的滤液体积V之间的关系为:
LA,,V 则: L,,VA
33ν——滤饼体积与相应的滤液体积之比,无因次,m/m 。
vVeLe,同理: A3Ve——过滤介质的当量滤液体积,或称虚拟滤液体积,m
在一定的操作条件下,以一定介质过滤一定的悬浮液时,Ve为定值,但同一介质在不同的过滤操作中,
2Ve值不同。 ,,Pd,PdVff0,, 将以上两式带入 Adt,L,L,rL,L32()()ee
P,dVf,sV,V得: 式中 r,r,p Adte0f,rv()A
对不可压缩性滤饼,s=0。
乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 11 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离 2. 恒压过滤方程
恒压过滤的特点是,过滤操作的总压力恒定,随着过滤时间的增长,滤饼层厚度增大,过滤阻力增加,过滤速率降低。
恒压过滤方程式为
A,,pdVf ,,Adtrv(V,V)e 2A,PVtf(V,V)dV,dte,, ,,00r
2,Pf22V,2VV,Ate,rv
2,PVVfe 令则有K,,q,,q,,e,rvAA
22V,2VV,KAte
-----2恒压过滤方程 q,2qq,Kte
其中K , qe——过滤常数
恒压过滤方程式表示恒压条件下滤液量和过滤时间的关系。可用该方程式计算为获得一定的滤液量V(或滤饼)所需的过滤时间t。
用恒压过滤方程式计算时,过滤常数K和q应通过实验测定。 e
3. 过滤常数的测定
估算法:根据恒压过滤方程,测两个时间t、t的滤液体积V、 V,联立方程组即可估算其值。 1212
22,V,2VV,KAt ,1e11,22,V,2VV,KAt2e22,
实验作图法:
过滤方程式中K、q称为过滤常数。工业设计时,过滤常数需由实验测定。 e
过滤常数一般均在恒压条件下测定。
qt21eq依式 ,,qKK
纵轴t/q,横轴q,斜率1/K,截矩2qe/K——作图法求K ,qe
实验时,在已知过滤面积为A的过滤设备上,用待测悬浮液在恒压条件下进行。 3.2.3 过滤设备
1(板框压滤机
通过直接给悬浮液加压,迫使其穿过过滤介质来实现过滤的目的。
(1)结构
由交替排列的滤板、滤框与夹于板框之间的滤布叠合组装压紧而成。板框数视工艺要求在机座长度范乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 12 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离 围内可灵活调节。组装后,在板框的四
角位置形成连通的流道,由机头上的阀
门控制悬浮液、滤液及洗液的进出。
(2)过滤操作
过滤阶段悬浮液从通道进入滤框,
滤液在压力下穿过滤框两边的滤布、沿
滤布与滤板凹凸表面之间形成的沟道流
下,既可单独由每块滤板上设置的出液
旋塞排出,称为明流式;也可汇总后排
出,称为暗流式。
洗涤操作:洗涤液由洗涤板上的通道进入其两侧与滤布形成的凹凸空间,穿过滤布、滤饼和滤框另一侧的滤布后排出。洗涤液的行程(包括滤饼和滤布)约为过滤终了时滤液行程的2倍,而流通面积却为其1/2,故洗涤速率约为过滤终了速率的1/4。
(dV/dt)洗涤速率:单位时间内消耗的洗水容积 ,以 表示 w
V8V(V,V)wWet,,洗涤时间: w2dVKA()w dt
完整的周期操作总时间包括:过滤时间t、洗涤时间t和组装、卸料及清理滤布等辅助时间t wD
t,t,t,t,WD
3/过滤机的生产能力Vt:单位时间的滤液体积或滤渣体积,ms
VV V,,tt,t,tt,WD
洗涤终了,若有必要可引入压缩空气使滤饼脱湿后再折开过滤机卸出滤饼,结束一次过滤操作。然后清洗、整理、重新组装、准备下一次操作。
常用规格的板框其厚度为25~60mm,边框长为0.2~2.0m,框数由生产所需定,由数个至上百个不等。
板框压滤机的操作压强一般在0.3~1.0Mpa之间。
(3)特点
优点:结构简单紧凑,过滤面积大并可承受较高的压差。
缺点:间歇式操作,所费的装、折、清洗时间较长,劳动强度大,生产效率较低。
板框式压滤机主要用于含固量较多的悬浮液过滤。
2. 转筒真空过滤机
(1)结构与原理
转筒的多孔表面上覆盖滤布,内部分隔成互不相通的若干扇形过滤室。转动盘与机架上的固定盘紧密乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 13 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离 贴合构成分配头,转筒回转时各过滤室通过分配头依次与真空抽滤系统、洗水抽吸回收系统和压缩空气反吹系统相通。
为了不使这些系统彼此串通,在固定盘上设有不与任何通道相通的非开孔区。
(2)过滤操作
转筒旋转一周,每一个扇形过滤室依次完成真空过滤、洗涤、脱水、吸干滤饼和压缩空气吹松、刮刀卸料、反吹清洗表面等全部操作,相应分为过滤区、洗涤脱水区、卸料区和表面再生区等几个不同的工作区域。
转筒转速多在0.1,3 r/min,浸入悬浮液中的吸滤面积约占总表面的30,40%。滤饼厚度范围大约3,40mm。
(3)特点
优点:连续进料,操作自动化,便于在转鼓表面预涂助滤剂后用于黏、细物料的过滤。
缺点:过滤推动力有限,滤饼含液量较大,常达30%。
乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 14 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离
?3.3 分离设备的选择
分离设备的选择主要取决于分离要求,分离物系的特点及经济性。
3.3.1 气-固分离
气-固分离需要处理的固体颗粒直径通常有一个分布,一般可采用如下分离过程:
1(利用重力沉降除去50μm以上的粗大颗粒。重力沉降设备投资及操作费用低,颗粒浓度越大,除尘效率越高。常用于含尘气体的预分离,以降低颗粒浓度,有利于后续分离过程。
2(利用旋风分离器出去5μm以上的颗粒。旋风分离器结构简单、操作容易、价格低廉,设备适当时,除尘效率可达90,以上,但对5μm以下颗粒的分离效率仍较低,适用于中等捕集要求、非粘性非纤维状固体的除尘操作。
3(5μm以下颗粒的分离可选用电除尘器、袋滤器或湿式除尘器。
电除尘器利用高压电场使含尘气体电离,荷电后的尘粒在电场力作用下沉降到电极表面,从而实现分离。电除尘可除去0.01μm以上的颗粒,效率高,处理能力大,可用于高温,气体的流动阻力小,操作费用
411低,但初投资大,要求粉尘电阻率在10,10Ω?cm之间。
袋式过滤器利用纤维织物织成的透气布袋截留颗粒,可除去0.1μm以上的颗粒,用于气的高度净化和回收干粉,造价低于电除尘器,维修方便。主要缺点是不适于粘性强及吸湿性强的粉尘,设备尺寸及占地面积大,操作成本也较高。
湿式除尘器利用尘粒的润湿性,通过水或其它液体的惯性碰撞,粘附等作用除去颗粒,以文氏管洗涤器最为典型。湿式除尘器可除去1μm以上的颗粒,结构简单,操作及维修方便,适于各种非粘性、非水硬性的粉尘。主要缺点是需要处理产生的污水,回收固体比较困难,并需采用捕沫器清除净化气中夹带的雾沫,对气体阻力大,操作费用较高。
3.3.2 液-固分离
液-固分离的目的:
(1)获得固体颗粒产品;
(2)澄清液体。
分离目的、固相浓度、粒度分布、颗粒形态特性,固液两相密度差及液相粘度等,是选择分离方法及设备必须考虑的因素。
1(出于获得固体产品的目的,可采用如下方法:
(1)增浓 固相浓度小于1,(体积百分数)时,可采用连续沉降槽、旋液分离器、沉降离心机浓缩。
(2)过滤 粒径大于50μm,可采用过滤离心机,分离效果好,滤饼含液量低;小于50μm宜采用压差过滤设备。
固相浓度为1,10,(体积百分数),可采用板框压滤机;5,以上可采用真空过滤机;10,以上可采用过滤离心机。
乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 15 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离
2(澄清液体可采用如下方法:
(1)利用连续沉降槽、过滤机、过滤离心机或沉降离心机分离不同大小的颗粒,还可加入絮凝剂或助滤剂。如螺旋沉降离心机可除去10μm以上的颗粒;预涂层的板框式压滤机可除去5μm以上的颗粒;管式分离机可除去1μm左右的颗粒。
(2)澄清要求非常高时,可在最后采用深层过滤。
乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 16 页 共 17 页
化工原理授课讲义 第三章 非均相混合物的分离
乌海职业技术学院化学工程系化工教研室 第 17 页 共 17 页
范文五:非均相混合物分离及固体流态化---
1. 请列举3种液固过滤的方法:重力过滤、加压(真空过滤)、
离心过滤。
2. 颗粒越不规则,球形度(越小、越大),确定非球形颗粒
集合特性的两个参数为 和
3. 颗粒直径越小,沉降速度越慢
4. 在实际沉降操作中,影响沉降速度的因素有: (1)流体的粘度
(2)颗粒的体积浓度
(3)器壁效应
(4)颗粒形状的影响
5 设置了3层水平隔板的降尘室长度为3m,宽1m,沉降速
3度为0.1m/S, 其生产能力为 m/S
6 离心分离因子的表达式为,离心分离因子越大,表明分离能力 。
7 对于固体颗粒床层,孔隙率越大,当量直径越大。 8 在过滤操作中,通常过滤初期以较低的恒速操作避免压强差过高造成滤布堵塞或穿透现象。当压强慢慢升到指定数值后,采用恒压操作直到过滤结束。
9 根据过滤介质的不同,过滤的方式分为 10 对于饼层过滤,真正发挥分离作用的是滤饼层,而不是过滤介质。
11 固体流态化后,具有类似 的某些表观性质。
12 固体流态化可用于强化传热、传质,化学反应,物理加工,颗粒输送等。
13 流体通过固体颗粒床层时,随着流速的增加,会出现三个阶段,分别为: 固定床阶段;流化床阶段;颗粒输运阶段。 14 固定床阶段的三个典型特点:空床气速(表观速度)u 低;流体实际流速u,沉降速度u ;颗粒基本不动,床层高度mt
不变
15 流化床阶段与固定床阶段相比:床层孔隙率,床层高度增加。
16 流化床的不正常现象主要包括:腾涌现象和沟流现象。 17 颗粒粒径小,且湿度大,易形成沟流。
18 粒径大,密度大的固体颗粒在直径小、高度大的容器中进行流化易发生腾涌现象。
19 流化床的流化速度操作上限为颗粒在流体中的沉降速度(带出速度u);下限为起始流化速度u tmf
20 流化床的出口(或内旋分的入口)应位于分离高度之上,但不应过高
1(由于器壁效应,颗粒在静止流体中的沉降速度 其自由沉降速度。
2(静止流体中,小球形颗粒的沉降速度随颗粒密度增大而 。
3(随着恒压过滤操作的进行,滤饼阻力逐渐 ,过滤速率逐渐 。
4(由于器壁效应,颗粒在静止流体中的沉降速度
其自由沉降速度。(填:大于、小于或等于) 5(聚式流态化的床层分为两相,一相是 相,另一相是
相。
6(静止流体中,球形颗粒在层流区的沉降速度随流体密度
。(填:增大或减小或不变) 增大而
7. 由于 现象,过滤操作时小于过滤介质孔
道尺寸的小颗粒也可被截留。
8(随着恒压过滤操作的进行,滤饼阻力逐渐 ,过滤速率逐渐 。
9(固体颗粒床层的空隙率越大,床层的当量直
径 。
10(降尘室常常做成扁平状,目的是 。 11(非球形颗粒的球形度越大,颗粒的形状越
球形颗粒。
12(为降低可压缩滤饼的过滤阻力,可加入
以改变滤饼的结构。
0. [ ]多层隔板降尘室的生产能力跟下列哪个因素无关 。
A.高度 B.宽度 C.长度 D.沉降速度 1([ ] 降尘室常常做成扁平状,首要目的是 。 A、提高气流速度 B、节约制造成本 C、增大气流阻力 D、减少沉降时间
2([ ] 旋风分离器的离心分离因数越大,离心沉降的分离效果 。
A、越差 B、越高 C、不变 D、不确定
3([ ] 根为降低可压缩滤饼的过滤阻力,可加入 以改变滤饼的结构。
A、硅藻土 B、淀粉 C、粘土 D、铁粉
4([ ] 有效的过滤操作是 。
A、刚开始过滤时 B、过滤介质上形成滤饼层后 C、过滤介质上形成比较厚的滤渣层 D、加了助滤剂后 5([ ] 由于输送条件的限制,往往不能保证离心泵在最
高效率点下操作,一般将最高效率的 区域规定为
高效区,选择离心泵时,应尽量使其特性处于这一区域。
A、85% B、90% C、92%
D、100%
6([ ] 悬浮液中的分散相是 。
A、固体颗粒 B、细小液滴 C、液体 D、气体 7([ ] 随着恒压过滤操作的进行,滤饼阻力逐
渐 ,过滤速率逐渐 。
A、提高,提高 B、提高,降低 C、降低,降
低 D、降低,提高
8([ ] 与沉降相比,过滤操作使悬浮液的分离更
加 。
A.迅速、彻底 B.缓慢、彻底 C.迅速、不彻底 D.
缓慢、不彻底
9([ ] 不可压缩滤饼的压缩指数为 。
A、1 B、2 C、3 D、0 10([ ] 静止流体中,球形颗粒在层流区的自由沉降速
度随其粒径减小而 。
A、降低 B、升高 C、不变
D、不确定
11([ ] 球形颗粒在湍流区的自由沉降速度取决于
等因素。
A、流体密度 B、流体黏度 C、颗粒直径
D、管壁粗糙度
12([ ] 为降低可压缩滤饼的过滤阻力,可加入
以改变滤饼的结构。
A、硅藻土 B、淀粉 C、粘土 D、铁粉
13([ ] 非球形颗粒的球形度越小,颗粒形状越
球形。
A、接近 B、偏离 C、大于 D、小于
14([ ] 如果流化床操作过程中压降上下起伏较大,则表
明发生了 现象。
A、腾涌 B、沟流 C、气体输送 D、沉降 15([ ] 旋风分离器的离心分离因数越大,离心沉降的
分离效果 。
A、越差 B、越高 C、不变 D、不确定 16([ ] 板框过滤机中过滤板(1)、框(2)、洗涤板(3)
安装顺序正确的是 D 。
A、1-2-3-1 B、1-2-2-3 C、1-2-3-3 D、
1-2-3-2
1([ ] 过滤介质应具有足够的机械强度和尽可能高的流动
阻力。
2([ ] 旋风分离器的尺寸越大,所获得的分离效果越好。 3([ ] 散式流态化常见于液—固相流态化体系中。 4([ ] 由于架桥现象,过滤操作时小于孔道尺寸的细小颗
粒也可以被截留。
5([ ] 散式流态化常见于气—固相流态化体系中 6([ ] 旋风分离器的尺寸越大,所获得的分离效果越好。 7([ ] 过滤操作时的阻力来自与过滤介质和滤饼两个方面。 8([ ] 球形颗粒在湍流区的自由沉降速度主要取决于流体
黏度。