第三章機械分離1第三章機械分離1第一節(jié)顆粒沉降

一固體顆粒在流體中的沉降運動

1．顆粒沉降運動中的受力分析

d，s的球形顆粒(1)場力重力離心力2第一節(jié)顆粒沉降一固體顆粒在流體中的沉降運動1．顆(2)浮力重力場離心力場(3)阻力顆粒與流體的相對運動表皮阻力與形體阻力微元面所受力在垂直于流動方向上的分量沿顆粒表面的積分繞流，形成邊界層3(2)浮力重力場離心力場(3)阻力顆粒與流體的相對運動表44wdAwdAsinpdApdAcos表皮阻力浮力形體阻力5wdAwdAsinpdApdAcos表皮阻力浮力相對大小~運動速度流體~固體作用力——沉降與繞流并無本質(zhì)區(qū)別，2．沉降速度與阻力系數(shù)

（1）重力沉降速度u0

重力-浮力-阻力=顆粒質(zhì)量×加速度

6相對大小~運動速度流體~固體作用力——沉降與繞流并無本質(zhì)區(qū)別重、浮一定，u，阻力，加速度加速度=0時，u=u0——沉降速度7重、浮一定，u，阻力，加速度加速度=0時，u=u0—（2）離心沉降速度

8（2）離心沉降速度8—顆粒實際運動速度在徑向上的分量—方向：由圓心指向外；—軌跡：逐漸擴大的螺旋線，9—顆粒實際運動速度在徑向上的分量—方向：由圓心指向外；—軌跡（3）公式成立假定條件—其它因素對u0的影響①顆粒為球形；

②顆粒沉降時彼此相距較遠(yuǎn)，互不干擾

③容器壁對沉降的阻滯作用可以忽略④顆粒直徑不能小到受流體分子運動的影響（4）阻力系數(shù)因次分析10（3）公式成立假定條件—其它因素對u0的影響①顆粒為球形；阻力系數(shù)~Re0關(guān)系圖11阻力系數(shù)~Re0關(guān)系圖11①層流區(qū)(Stokes區(qū))

—Stokes公式—可以從理論上推導(dǎo)出—可以近似用到Re0=2表皮阻力占主導(dǎo)地位不發(fā)生邊界層分離12①層流區(qū)(Stokes區(qū))—Stokes公式—可以從理論上②過渡區(qū)(Allen區(qū))

開始發(fā)生邊界層分離顆粒后部形成旋渦——尾流尾流區(qū)壓強低形體阻力增大13②過渡區(qū)(Allen區(qū))開始發(fā)生邊界層分離顆粒后部形成旋渦③湍流區(qū)(牛頓區(qū))

形體阻力占主導(dǎo)地位，表皮阻力可以忽略阻力u2阻力系數(shù)與Re0無關(guān)14③湍流區(qū)(牛頓區(qū))形體阻力占主導(dǎo)地位，表皮阻力可以忽略阻力④Re0>2105阻力系數(shù)驟然下降層流邊界層湍流邊界層分離點后移，尾流區(qū)收縮，形體阻力突然下降近似取=0.115④Re0>2105阻力系數(shù)驟然下降層流邊界層湍流邊界層（5）沉降公式使用方法

①事前能夠確認(rèn)流動區(qū)域，直接用對應(yīng)公式

②流動區(qū)域不能確定，采用試差法

假定流動處于層流區(qū)，Stokesu0

Re0(？<2)，yes結(jié)束no換用相應(yīng)區(qū)域公式u0

Re0判斷，修正③通過實驗整理數(shù)據(jù)得到(Re0<2105)16（5）沉降公式使用方法①事前能夠確認(rèn)流動區(qū)域，直接用對應(yīng)公Ar—阿基米德數(shù)用法：

ArRe0u0④離心力場中的u0，將g替換為ar17Ar—阿基米德數(shù)用法：ArRe0u0④離心力場二重力沉降分離設(shè)備1．降塵室

18二重力沉降分離設(shè)備1．降塵室18（1）工作原理

氣體入室減速顆粒的沉降運動&隨氣體運動沉降運動時間<氣體停留時間分離說明①d，容易除去②氣量V，容易除去（2）能(100%)被除去的最小顆粒直徑

100%去除——室頂?shù)绞业?9（1）工作原理氣體入室減速顆粒的沉降運動&隨氣體運動沉降所需沉降時間=H/u0在室內(nèi)停留時間=L/u分離滿足的條件：分離所需最胝沉降速度最低沉降速度~能被分離的最小顆徑20所需沉降時間=H/u0在室內(nèi)停留時間=L/u分離滿足的條件：說明①dmin~顆粒、氣體性質(zhì)，氣體處理量，底面積②考慮是dmin，一般認(rèn)為處在層流區(qū)（3）最大處理量

說明①Vmax~某一粒徑能100%被去除②Vmax~(100%去除的)d,A0，與H無關(guān)21說明①dmin~顆粒、氣體性質(zhì)，氣體處理量，底面積②考慮是d（4）補充說明

①氣體均布重要性——入口錐形

②橫截面大——操作氣速低不被卷起

底面積大——分離效率高22（4）補充說明①氣體均布重要性——入口錐形②橫截面大——例題1采用降塵室回收常壓爐氣中所含球形固體顆粒。降塵室底面積為10㎡，高1.6m。操作條件下氣體密度為0.5kg/m3，粘度為210-5Pas，顆粒密度為3000kg/m3。氣體體積流量為5m3/s。試求：（1）可完全回收的最小顆粒直徑；（2）如將降塵室改為多層以完全回收20的顆粒，求多層降塵室的層數(shù)及板間距。23例題1采用降塵室回收常壓爐氣中所含球形固體顆粒。降塵室底三離心沉降設(shè)備重力沉降的不足與離心沉降的優(yōu)勢設(shè)備體積小而分離效率高1．旋風(fēng)分離器

（1）構(gòu)造與工作原理

圓筒、圓錐、矩形切線入口氣流獲得旋轉(zhuǎn)向下錐口向上，氣芯頂部中央排氣口24三離心沉降設(shè)備重力沉降的不足與離心沉降的優(yōu)勢設(shè)備體積小而顆粒器壁滑落各部分尺寸——按比例(見教材)（2）分離性能估計能被分離出的最小顆粒直徑——臨界直徑dc假定

Ut保持不變，ui穿越最大氣層厚=B相對運動為層流Stokes公式可用將g換為rm-平均旋轉(zhuǎn)半徑顆粒沉降速度25顆粒器壁滑落各部分尺寸——按比例(見教材)（2）分離性能假設(shè)(2)沉降時間氣芯前圈數(shù)=N運行距離有效停留時間某一粒徑能(100%)被分離出的條件其穿越B所需時間〈停留時間26假設(shè)(2)沉降時間氣芯前圈數(shù)=N運行距離有效停留時間某一粒一般?。危剑礵c～氣體性能、結(jié)構(gòu)、處理量假定勉強，粗略估計分離效率

粒級效率

:混合物經(jīng)旋風(fēng)分離器后某一(范圍的)粒徑被分離出來的質(zhì)量分?jǐn)?shù)d>dc的顆粒=1如顆粒入器時均布，與器壁距離<B‘的所有顆粒所占分率27一般取Ｎ＝５dc～氣體性能、結(jié)構(gòu)、處理量假定勉強，粗略估計d<dc的入器時如其B’<B，也可以被(100%)分離由前式，能被(100%)分離顆粒的dB1/2——入器時距離<B‘的，直徑為d的都能被(100%)分離所占分率為總效率O：被分離出來的顆粒點全部顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)28d<dc的入器時如其B’<B，也可以被(100%)分離由前式O與i壓降能量損失——進(jìn)氣管、排氣管、器壁、各各局部，氣旋常表示為阻力系數(shù)實測經(jīng)驗（3）選型與計算

29O與i壓降能量損失——進(jìn)氣管、排氣管、器壁、各各局部，第二節(jié)過濾一過濾基本原理1過濾固液混合，外力驅(qū)動，多孔介質(zhì)，顆粒截留，液體通過30第二節(jié)過濾一過濾基本原理1過濾固液混合，外力驅(qū)說明：名詞：過濾介質(zhì)；濾漿；濾渣(餅)；濾液過程推動力：重力；壓力(差)；離心力濾餅過濾與深層過濾操作目的：固體或清凈的液體洗滌——回收濾餅中殘存的濾液或除去其雜質(zhì)2.過濾介質(zhì)—支撐濾餅或截留顆粒，通過濾液31說明：名詞：過濾介質(zhì)；濾漿；濾渣(餅)；濾液過程推動力：—要求流動阻力小，機械強度高①織物介質(zhì)—濾布(織物、網(wǎng))，5-65m，工業(yè)應(yīng)用廣泛②堆積介質(zhì)—固體顆?；蚶w維等堆積，—深層過濾

③多孔固體介質(zhì)：具有微細(xì)孔道的固體，1-3m④多孔膜：有機膜、無機膜。1m以下

3．濾餅的可壓縮性和助濾劑

濾餅受壓，，流動阻力助濾劑——加入，使濾餅疏松而堅硬32—要求流動阻力小，機械強度高①織物介質(zhì)—濾布(織物、網(wǎng))二過濾設(shè)備1．板框過濾機

（1）結(jié)構(gòu)與工作原理

33二過濾設(shè)備1．板框過濾機（1）結(jié)構(gòu)與工作原理3334341-非洗滌板；2-框；3-洗滌板；四角均開孔組裝:1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1濾布—框的兩側(cè)濾漿由總管入框框內(nèi)形成濾餅濾液穿過餅和布經(jīng)每板上旋塞排出(明流)從板流出的濾液匯集于某總管排出(暗流)過濾351-非洗滌板；2-框；3-洗滌板；四角均開孔組裝:1-2-橫穿洗滌：洗滌液由總管入板濾布濾餅濾布非洗滌板排出洗滌面=(1/2)過濾面積洗滌液行程與濾液相同。洗滌面=過濾面置換洗滌：說明①間歇操作——過濾、洗滌、卸渣、整理、裝合②主要優(yōu)缺點36橫穿洗滌：洗滌液由總管入板濾布濾餅濾布非洗滌板排出37372．葉濾機

3．轉(zhuǎn)筒過濾機

（1）結(jié)構(gòu)與工作原理

382．葉濾機3．轉(zhuǎn)筒過濾機（1）結(jié)構(gòu)與工作原理38水平轉(zhuǎn)筒分為若干段，濾布蒙于側(cè)壁段—管—分配頭轉(zhuǎn)動盤(多孔)——分配頭固定盤(凹槽2、凹槽1、凹槽3)—三個通道的入口濾液真空管洗水真空管吹氣管工作過程—跟綜一段①當(dāng)浸入濾漿中時，對應(yīng)濾布—對應(yīng)管—轉(zhuǎn)動盤孔—凹槽2—濾液真空管—濾液通道—過濾39水平轉(zhuǎn)筒分為若干段，濾布蒙于側(cè)壁段—管—分配頭轉(zhuǎn)動盤(多孔)②當(dāng)位于水噴頭下，對應(yīng)濾餅、濾布—對應(yīng)管—轉(zhuǎn)動盤孔—凹槽1—洗水真空管—洗水通道—洗滌③吹氣管—凹槽3—轉(zhuǎn)動盤孔—對應(yīng)管—濾布—濾餅—壓縮空氣通道—吹松④遇到刮刀—卸渣⑤兩凹槽之間的空白處：沒有通道——停工—兩區(qū)不致串通主要優(yōu)缺點：40②當(dāng)位于水噴頭下，對應(yīng)濾餅、濾布—對應(yīng)管—轉(zhuǎn)動盤孔—凹槽1三過濾基本理論

1.顆粒床層的物理模型與基本參數(shù)顆粒床層一組平行細(xì)管—流體通道①細(xì)管內(nèi)表面=床層顆粒的全部表面②細(xì)管的總體積=床層空隙體積基本參數(shù)①空隙率：床層的空隙體積/床層的總體積②比表面積S0：顆粒表面積/顆粒體積③孔道(細(xì)管)平均長度l：床層厚度，即l=K0L41三過濾基本理論1.顆粒床層的物理模型與基本參數(shù)顆粒③孔道(細(xì)管)當(dāng)量直徑de：④濾液流速u1:42③孔道(細(xì)管)當(dāng)量直徑de：④濾液流速u1:422.過濾速度及其表達(dá)(1)定義A—濾餅層總截面積；—過濾時間；V—濾液體積說明u1與u的關(guān)系(2)過程推動力——濾漿側(cè)和濾液側(cè)的壓差濾餅壓降介質(zhì)壓降432.過濾速度及其表達(dá)(1)定義A—濾餅層總截面積；—過

(3)p1的表達(dá)——Hagen-Poiseuille方程(4)濾餅層的阻力l(L)，如p不變，則u—瞬時速度恒壓降速，恒速升壓說明其中——濾餅的比阻44(3)p1的表達(dá)——Hagen-Poiseuilleu=濾餅層推動力/濾餅層阻力。濾餅阻力~濾餅層的性質(zhì)及L；濾液的。說明(5)過濾介質(zhì)的阻力近似：阻力~厚度為Le的一層濾餅(6)總推動力與總阻力45u=濾餅層推動力/濾餅層阻力。說明(5)過濾介質(zhì)的阻力近似：(7)過濾速度的兩種具體表達(dá)形式認(rèn)為:AL=cV—獲取單位體積濾液所得濾餅體積系數(shù)：c=AL/VVe—與Le對應(yīng)的濾液體積。不存在，虛擬量， ~濾餅的性質(zhì)形式146(7)過濾速度的兩種具體表達(dá)形式認(rèn)為:AL=cV—獲取單位體W=c’V又認(rèn)為：—獲取單位體積濾液所得濾餅質(zhì)量~濾漿濃度與顆粒性質(zhì)系數(shù)：c‘=W/V仿照可得形式247W=c’V又認(rèn)為：—獲取單位體積濾液所得濾餅質(zhì)量系數(shù)：c‘=比較形式1與2可得3(恒壓)過濾方程式

積分形式1c、r、~與時間無關(guān)Ve、A、p常數(shù)——過濾常數(shù)（m2/s）48比較形式1與2可得3(恒壓)過濾方程式積分形式1c、r另一寫法其中說明①過濾方程式——V~

的關(guān)系，拋物線②關(guān)于過濾常數(shù)K和qe——濾餅的(不)可壓縮性，

③K,qe~p的關(guān)系平均r(r’)~p:49另一寫法其中說明①過濾方程式——V~的關(guān)系，拋物線②關(guān)其中r0(r’0)為常數(shù);不可壓縮，s=04．過濾常數(shù)的實驗測定

原理一50其中r0(r’0)為常數(shù);不可壓縮，s=04．過濾常數(shù)的對過濾方程進(jìn)行微分微分用增量代替連續(xù)測定，q算出一系列及對應(yīng)q/q~q作圖，直線斜率=2/K，截距=2qe/K原理二過濾方程同除以Kq測量變量相同51對過濾方程進(jìn)行微分微分用增量代替連續(xù)測定，q算出一系列/q~q作圖，直線斜率=1/K，截距=2qe/K討論①實驗條件必須與生產(chǎn)條件一致——過濾機設(shè)計在不同p下測多個常數(shù)②測出c或c’，一定p測出Kr；多次一組（r,p）雙對數(shù)坐標(biāo)，直線斜率=s,截距=r052/q~q作圖，直線斜率=1/K，截距=2qe/K討論①四過濾計算

1．間歇過濾機的計算

（1）操作周期與生產(chǎn)能力

操作周期總時間總時間過濾時間洗滌時間卸渣、清理、裝合設(shè)計和操作計算要基于C生產(chǎn)能力：一個操作周期中，單位時間內(nèi)得到的濾液或濾餅體積53四過濾計算1．間歇過濾機的計算（1）操作周期與生產(chǎn)能已知K，qe，由過濾方程，F(xiàn)VFQ（2）洗滌速率和洗滌時間

一般認(rèn)為：洗滌液量濾液量，即假定：洗滌液粘度與濾液相同；洗滌壓力與過濾時相同

洗滌速率：單位時間內(nèi)通過濾餅層的洗滌液體積54已知K，qe，由過濾方程，F(xiàn)VFQ（2）洗滌速率和洗①葉濾機的洗滌速率和洗滌時間——置換洗滌

洗滌速率恒定濾餅厚度不變②板框壓濾機的洗滌速度和洗滌時間——橫穿洗滌

55①葉濾機的洗滌速率和洗滌時間——置換洗滌洗滌速率恒定濾餅洗滌時間（3）最佳操作周期在一個操作周期中R—一般固定F，V，但上升幅度，Q可能F

，V，且下降幅度，Q可能56洗滌時間（3）最佳操作周期在一個操作周期中R—一般固定存在一個最優(yōu)的過濾時間，使Q最大可以證明：F+W=R，則Q可達(dá)最大2．連續(xù)過濾機的計算

(1)操作周期與過濾時間

間歇過濾機：部分時間，全部面積—過濾連續(xù)過濾機：部分面積，全部時間—過濾轉(zhuǎn)筒過濾機，每秒n周，則C=1/n—每圈用時轉(zhuǎn)筒表面浸入分?jǐn)?shù)：57存在一個最優(yōu)的過濾時間，使Q最大可以證明：F+W=一個周期中全部面積經(jīng)歷過濾時間部分面積，全部時間—全部面積，部分時間CA（2）生產(chǎn)能力

58一個周期中全部面積經(jīng)歷過濾時間部分面積，全部時間—全部面積當(dāng)濾布阻力可以忽略Q~A，，n說明，過濾面積，其它面積，操作不便n，F(xiàn)，L，難以卸渣，功率消耗59當(dāng)濾布阻力可以忽略Q~A，，n說明，過濾面積，其它例題2在試驗裝置中過濾鈦白的水懸浮液，過濾壓力為3kgf/cm2（表壓），求得過濾常數(shù)如下：K=510-5m2/s，qe=0.01m3/m2。又測出濾渣體積與濾液體積之比c=0.08m3/m3?，F(xiàn)要用工業(yè)壓濾機過濾同樣的料液，過濾壓力及所用濾布亦與實驗時相同。壓濾機型號為BMY33/810-45。這一型號設(shè)備濾框空處長與寬均為810mm，厚度為45mm，共有26個框，過濾面積為33㎡，框內(nèi)總?cè)萘繛?.760m3。試計算：（1）過濾進(jìn)行到框內(nèi)全部充滿濾渣所需要過濾時間；（2）過濾后用相當(dāng)于濾液量1/10的水進(jìn)行橫穿洗滌，求洗滌時間；（3）洗滌后卸渣、清理、裝合等共需要40分鐘，求每臺壓濾機的生產(chǎn)能力，分別以每小時平均可得多少濾渣計。60例題2在試驗裝置中過濾鈦白的水懸浮液，過濾壓力為3kgf第三節(jié)離心分離簡介

旋風(fēng)(液)分離器利用混合物中不同成分所受離心力Fr不同——Fr源自物料以切線方向進(jìn)入設(shè)備離心機——Fr源自設(shè)備本身旋轉(zhuǎn)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓直徑、轉(zhuǎn)速，則Fr，分離效果61第三節(jié)離心分離簡介旋風(fēng)(液)分離器利用混合物中不同成分離心機的分離因數(shù)KC

其產(chǎn)生的離心加速度與重力加速度之比常速（KC

<3000）高速（3000<KC

<50000）超速（KC>500000）

（1）過濾式離心機（2）沉降式離心機（3）分離式離心機62離心機的分離因數(shù)KC其產(chǎn)生的離心加速度與重力加速度之比常速第三章機械分離63第三章機械分離1第一節(jié)顆粒沉降

一固體顆粒在流體中的沉降運動

1．顆粒沉降運動中的受力分析

d，s的球形顆粒(1)場力重力離心力64第一節(jié)顆粒沉降一固體顆粒在流體中的沉降運動1．顆(2)浮力重力場離心力場(3)阻力顆粒與流體的相對運動表皮阻力與形體阻力微元面所受力在垂直于流動方向上的分量沿顆粒表面的積分繞流，形成邊界層65(2)浮力重力場離心力場(3)阻力顆粒與流體的相對運動表664wdAwdAsinpdApdAcos表皮阻力浮力形體阻力67wdAwdAsinpdApdAcos表皮阻力浮力相對大小~運動速度流體~固體作用力——沉降與繞流并無本質(zhì)區(qū)別，2．沉降速度與阻力系數(shù)

（1）重力沉降速度u0

重力-浮力-阻力=顆粒質(zhì)量×加速度

68相對大小~運動速度流體~固體作用力——沉降與繞流并無本質(zhì)區(qū)別重、浮一定，u，阻力，加速度加速度=0時，u=u0——沉降速度69重、浮一定，u，阻力，加速度加速度=0時，u=u0—（2）離心沉降速度

70（2）離心沉降速度8—顆粒實際運動速度在徑向上的分量—方向：由圓心指向外；—軌跡：逐漸擴大的螺旋線，71—顆粒實際運動速度在徑向上的分量—方向：由圓心指向外；—軌跡（3）公式成立假定條件—其它因素對u0的影響①顆粒為球形；

②顆粒沉降時彼此相距較遠(yuǎn)，互不干擾

③容器壁對沉降的阻滯作用可以忽略④顆粒直徑不能小到受流體分子運動的影響（4）阻力系數(shù)因次分析72（3）公式成立假定條件—其它因素對u0的影響①顆粒為球形；阻力系數(shù)~Re0關(guān)系圖73阻力系數(shù)~Re0關(guān)系圖11①層流區(qū)(Stokes區(qū))

—Stokes公式—可以從理論上推導(dǎo)出—可以近似用到Re0=2表皮阻力占主導(dǎo)地位不發(fā)生邊界層分離74①層流區(qū)(Stokes區(qū))—Stokes公式—可以從理論上②過渡區(qū)(Allen區(qū))

開始發(fā)生邊界層分離顆粒后部形成旋渦——尾流尾流區(qū)壓強低形體阻力增大75②過渡區(qū)(Allen區(qū))開始發(fā)生邊界層分離顆粒后部形成旋渦③湍流區(qū)(牛頓區(qū))

形體阻力占主導(dǎo)地位，表皮阻力可以忽略阻力u2阻力系數(shù)與Re0無關(guān)76③湍流區(qū)(牛頓區(qū))形體阻力占主導(dǎo)地位，表皮阻力可以忽略阻力④Re0>2105阻力系數(shù)驟然下降層流邊界層湍流邊界層分離點后移，尾流區(qū)收縮，形體阻力突然下降近似取=0.177④Re0>2105阻力系數(shù)驟然下降層流邊界層湍流邊界層（5）沉降公式使用方法

①事前能夠確認(rèn)流動區(qū)域，直接用對應(yīng)公式

②流動區(qū)域不能確定，采用試差法

假定流動處于層流區(qū)，Stokesu0

Re0(？<2)，yes結(jié)束no換用相應(yīng)區(qū)域公式u0

Re0判斷，修正③通過實驗整理數(shù)據(jù)得到(Re0<2105)78（5）沉降公式使用方法①事前能夠確認(rèn)流動區(qū)域，直接用對應(yīng)公Ar—阿基米德數(shù)用法：

ArRe0u0④離心力場中的u0，將g替換為ar79Ar—阿基米德數(shù)用法：ArRe0u0④離心力場二重力沉降分離設(shè)備1．降塵室

80二重力沉降分離設(shè)備1．降塵室18（1）工作原理

氣體入室減速顆粒的沉降運動&隨氣體運動沉降運動時間<氣體停留時間分離說明①d，容易除去②氣量V，容易除去（2）能(100%)被除去的最小顆粒直徑

100%去除——室頂?shù)绞业?1（1）工作原理氣體入室減速顆粒的沉降運動&隨氣體運動沉降所需沉降時間=H/u0在室內(nèi)停留時間=L/u分離滿足的條件：分離所需最胝沉降速度最低沉降速度~能被分離的最小顆徑82所需沉降時間=H/u0在室內(nèi)停留時間=L/u分離滿足的條件：說明①dmin~顆粒、氣體性質(zhì)，氣體處理量，底面積②考慮是dmin，一般認(rèn)為處在層流區(qū)（3）最大處理量

說明①Vmax~某一粒徑能100%被去除②Vmax~(100%去除的)d,A0，與H無關(guān)83說明①dmin~顆粒、氣體性質(zhì)，氣體處理量，底面積②考慮是d（4）補充說明

①氣體均布重要性——入口錐形

②橫截面大——操作氣速低不被卷起

底面積大——分離效率高84（4）補充說明①氣體均布重要性——入口錐形②橫截面大——例題1采用降塵室回收常壓爐氣中所含球形固體顆粒。降塵室底面積為10㎡，高1.6m。操作條件下氣體密度為0.5kg/m3，粘度為210-5Pas，顆粒密度為3000kg/m3。氣體體積流量為5m3/s。試求：（1）可完全回收的最小顆粒直徑；（2）如將降塵室改為多層以完全回收20的顆粒，求多層降塵室的層數(shù)及板間距。85例題1采用降塵室回收常壓爐氣中所含球形固體顆粒。降塵室底三離心沉降設(shè)備重力沉降的不足與離心沉降的優(yōu)勢設(shè)備體積小而分離效率高1．旋風(fēng)分離器

（1）構(gòu)造與工作原理

圓筒、圓錐、矩形切線入口氣流獲得旋轉(zhuǎn)向下錐口向上，氣芯頂部中央排氣口86三離心沉降設(shè)備重力沉降的不足與離心沉降的優(yōu)勢設(shè)備體積小而顆粒器壁滑落各部分尺寸——按比例(見教材)（2）分離性能估計能被分離出的最小顆粒直徑——臨界直徑dc假定

Ut保持不變，ui穿越最大氣層厚=B相對運動為層流Stokes公式可用將g換為rm-平均旋轉(zhuǎn)半徑顆粒沉降速度87顆粒器壁滑落各部分尺寸——按比例(見教材)（2）分離性能假設(shè)(2)沉降時間氣芯前圈數(shù)=N運行距離有效停留時間某一粒徑能(100%)被分離出的條件其穿越B所需時間〈停留時間88假設(shè)(2)沉降時間氣芯前圈數(shù)=N運行距離有效停留時間某一粒一般?。危剑礵c～氣體性能、結(jié)構(gòu)、處理量假定勉強，粗略估計分離效率

粒級效率

:混合物經(jīng)旋風(fēng)分離器后某一(范圍的)粒徑被分離出來的質(zhì)量分?jǐn)?shù)d>dc的顆粒=1如顆粒入器時均布，與器壁距離<B‘的所有顆粒所占分率89一般?。危剑礵c～氣體性能、結(jié)構(gòu)、處理量假定勉強，粗略估計d<dc的入器時如其B’<B，也可以被(100%)分離由前式，能被(100%)分離顆粒的dB1/2——入器時距離<B‘的，直徑為d的都能被(100%)分離所占分率為總效率O：被分離出來的顆粒點全部顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)90d<dc的入器時如其B’<B，也可以被(100%)分離由前式O與i壓降能量損失——進(jìn)氣管、排氣管、器壁、各各局部，氣旋常表示為阻力系數(shù)實測經(jīng)驗（3）選型與計算

91O與i壓降能量損失——進(jìn)氣管、排氣管、器壁、各各局部，第二節(jié)過濾一過濾基本原理1過濾固液混合，外力驅(qū)動，多孔介質(zhì)，顆粒截留，液體通過92第二節(jié)過濾一過濾基本原理1過濾固液混合，外力驅(qū)說明：名詞：過濾介質(zhì)；濾漿；濾渣(餅)；濾液過程推動力：重力；壓力(差)；離心力濾餅過濾與深層過濾操作目的：固體或清凈的液體洗滌——回收濾餅中殘存的濾液或除去其雜質(zhì)2.過濾介質(zhì)—支撐濾餅或截留顆粒，通過濾液93說明：名詞：過濾介質(zhì)；濾漿；濾渣(餅)；濾液過程推動力：—要求流動阻力小，機械強度高①織物介質(zhì)—濾布(織物、網(wǎng))，5-65m，工業(yè)應(yīng)用廣泛②堆積介質(zhì)—固體顆粒或纖維等堆積，—深層過濾

③多孔固體介質(zhì)：具有微細(xì)孔道的固體，1-3m④多孔膜：有機膜、無機膜。1m以下

3．濾餅的可壓縮性和助濾劑

濾餅受壓，，流動阻力助濾劑——加入，使濾餅疏松而堅硬94—要求流動阻力小，機械強度高①織物介質(zhì)—濾布(織物、網(wǎng))二過濾設(shè)備1．板框過濾機

（1）結(jié)構(gòu)與工作原理

95二過濾設(shè)備1．板框過濾機（1）結(jié)構(gòu)與工作原理3396341-非洗滌板；2-框；3-洗滌板；四角均開孔組裝:1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1濾布—框的兩側(cè)濾漿由總管入框框內(nèi)形成濾餅濾液穿過餅和布經(jīng)每板上旋塞排出(明流)從板流出的濾液匯集于某總管排出(暗流)過濾971-非洗滌板；2-框；3-洗滌板；四角均開孔組裝:1-2-橫穿洗滌：洗滌液由總管入板濾布濾餅濾布非洗滌板排出洗滌面=(1/2)過濾面積洗滌液行程與濾液相同。洗滌面=過濾面置換洗滌：說明①間歇操作——過濾、洗滌、卸渣、整理、裝合②主要優(yōu)缺點98橫穿洗滌：洗滌液由總管入板濾布濾餅濾布非洗滌板排出99372．葉濾機

3．轉(zhuǎn)筒過濾機

（1）結(jié)構(gòu)與工作原理

1002．葉濾機3．轉(zhuǎn)筒過濾機（1）結(jié)構(gòu)與工作原理38水平轉(zhuǎn)筒分為若干段，濾布蒙于側(cè)壁段—管—分配頭轉(zhuǎn)動盤(多孔)——分配頭固定盤(凹槽2、凹槽1、凹槽3)—三個通道的入口濾液真空管洗水真空管吹氣管工作過程—跟綜一段①當(dāng)浸入濾漿中時，對應(yīng)濾布—對應(yīng)管—轉(zhuǎn)動盤孔—凹槽2—濾液真空管—濾液通道—過濾101水平轉(zhuǎn)筒分為若干段，濾布蒙于側(cè)壁段—管—分配頭轉(zhuǎn)動盤(多孔)②當(dāng)位于水噴頭下，對應(yīng)濾餅、濾布—對應(yīng)管—轉(zhuǎn)動盤孔—凹槽1—洗水真空管—洗水通道—洗滌③吹氣管—凹槽3—轉(zhuǎn)動盤孔—對應(yīng)管—濾布—濾餅—壓縮空氣通道—吹松④遇到刮刀—卸渣⑤兩凹槽之間的空白處：沒有通道——停工—兩區(qū)不致串通主要優(yōu)缺點：102②當(dāng)位于水噴頭下，對應(yīng)濾餅、濾布—對應(yīng)管—轉(zhuǎn)動盤孔—凹槽1三過濾基本理論

1.顆粒床層的物理模型與基本參數(shù)顆粒床層一組平行細(xì)管—流體通道①細(xì)管內(nèi)表面=床層顆粒的全部表面②細(xì)管的總體積=床層空隙體積基本參數(shù)①空隙率：床層的空隙體積/床層的總體積②比表面積S0：顆粒表面積/顆粒體積③孔道(細(xì)管)平均長度l：床層厚度，即l=K0L103三過濾基本理論1.顆粒床層的物理模型與基本參數(shù)顆粒③孔道(細(xì)管)當(dāng)量直徑de：④濾液流速u1:104③孔道(細(xì)管)當(dāng)量直徑de：④濾液流速u1:422.過濾速度及其表達(dá)(1)定義A—濾餅層總截面積；—過濾時間；V—濾液體積說明u1與u的關(guān)系(2)過程推動力——濾漿側(cè)和濾液側(cè)的壓差濾餅壓降介質(zhì)壓降1052.過濾速度及其表達(dá)(1)定義A—濾餅層總截面積；—過

(3)p1的表達(dá)——Hagen-Poiseuille方程(4)濾餅層的阻力l(L)，如p不變，則u—瞬時速度恒壓降速，恒速升壓說明其中——濾餅的比阻106(3)p1的表達(dá)——Hagen-Poiseuilleu=濾餅層推動力/濾餅層阻力。濾餅阻力~濾餅層的性質(zhì)及L；濾液的。說明(5)過濾介質(zhì)的阻力近似：阻力~厚度為Le的一層濾餅(6)總推動力與總阻力107u=濾餅層推動力/濾餅層阻力。說明(5)過濾介質(zhì)的阻力近似：(7)過濾速度的兩種具體表達(dá)形式認(rèn)為:AL=cV—獲取單位體積濾液所得濾餅體積系數(shù)：c=AL/VVe—與Le對應(yīng)的濾液體積。不存在，虛擬量， ~濾餅的性質(zhì)形式1108(7)過濾速度的兩種具體表達(dá)形式認(rèn)為:AL=cV—獲取單位體W=c’V又認(rèn)為：—獲取單位體積濾液所得濾餅質(zhì)量~濾漿濃度與顆粒性質(zhì)系數(shù)：c‘=W/V仿照可得形式2109W=c’V又認(rèn)為：—獲取單位體積濾液所得濾餅質(zhì)量系數(shù)：c‘=比較形式1與2可得3(恒壓)過濾方程式

積分形式1c、r、~與時間無關(guān)Ve、A、p常數(shù)——過濾常數(shù)（m2/s）110比較形式1與2可得3(恒壓)過濾方程式積分形式1c、r另一寫法其中說明①過濾方程式——V~

的關(guān)系，拋物線②關(guān)于過濾常數(shù)K和qe——濾餅的(不)可壓縮性，

③K,qe~p的關(guān)系平均r(r’)~p:111另一寫法其中說明①過濾方程式——V~的關(guān)系，拋物線②關(guān)其中r0(r’0)為常數(shù);不可壓縮，s=04．過濾常數(shù)的實驗測定

原理一112其中r0(r’0)為常數(shù);不可壓縮，s=04．過濾常數(shù)的對過濾方程進(jìn)行微分微分用增量代替連續(xù)測定，q算出一系列及對應(yīng)q/q~q作圖，直線斜率=2/K，截距=2qe/K原理二過濾方程同除以Kq測量變量相同113對過濾方程進(jìn)行微分微分用增量代替連續(xù)測定，q算出一系列/q~q作圖，直線斜率=1/K，截距=2qe/K討論①實驗條件必須與生產(chǎn)條件一致——過濾機設(shè)計在不同p下測多個常數(shù)②測出c或c’，一定p測出Kr；多次一組（r,p）雙對數(shù)坐標(biāo)，直線斜率=s,截距=r0114/q~q作圖，直線斜率=1/K，截距=2qe/K討論①四過濾計算

1．間歇過濾機的計算

（1）操作周期與生產(chǎn)能力

操作周期總時間總時間過濾時間洗滌時間卸渣、清理、裝合設(shè)計和操作計算要基于C生產(chǎn)能力：一個操作周期中，單位時間內(nèi)得到的濾液或濾餅體積115四過濾計算1．間歇過濾