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第三章 沉降与过滤优秀课件

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化工原理课件3-沉降与过滤

化工原理课件3-沉降与过滤

阻力系数~Re0关系图
第三章 沉降与过滤
黄石职院化工原理电子课件
２
沉降速度的计算
已知球形颗粒直径，要计算沉降速度时，由于ut为待求量， 所以Re值是未知量。需要用试差法进行计算ut 。 例如，当颗粒直径较小时，
假设沉降属于层流区 斯托克斯式 u Re 属于层流区 结束计算
第三章 沉降与过滤
黄石职院化工原理电子课件 颗粒所受的阻力：
Fd A
阻力系数
u 2
2 (Re,s )
对球形颗粒（s=1）的曲线，可按Re分为三个区，
各区的曲线可用相应的经验关联式表达： 24／Re 层流区或Stokes定律区（10-4<Re<2）

10／Re0.5
故属于过渡区，与假设相符。
第三章 沉降与过滤
黄石职院化工原理电子课件
三
悬浮液的沉聚
沉聚 — 得到澄清液和稠浆 澄清 — 得到澄清液 增稠 — 得到稠浆
１．增稠器
原理：原液经中心处的进料管送至液面下0.3~1.0m处，固体 颗粒在上部自由沉降区边沉降边向圆周方向扩散， 液体向上流动。在这个区域中，当液体的流速小于 颗粒的沉降速度时，就能得到澄清液。 溢流---澄清液经槽的周边溢流出去, 底流---增稠压缩区下的槽底中心处排除的稠浆。
第三章 沉降与过滤
黄石职院化工原理电子课件
例3-2 用高2m 、宽2.5m、长5m的重力降尘室分离空气中的粉尘。 在操作条件下空气的密度为0.779kg/m3，黏度为2.53×10-5Pa.s， 流量为5.0×104m3/h。粉尘的密度为2000 kg/m3。试求粉尘的临 界粒径。 解：已知空气流量qvs，密度ρ，黏度μ，粉尘的密度ρp， 降尘室的宽度W，长度L, 可知：

新编第三章 沉降与过滤-精选文档PPT课件

新编第三章 沉降与过滤-精选文档PPT课件

2020/11/19
14
多层降尘室：
2020/11/19
若n个隔板，则
qV(n1)W Lut
缺点： 清灰难； 隔板间距小，
颗粒易被扬起。
15
3. 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
ut
d2pc(p)g 18
ut
Hu qV L WL
dpc
18 (p)gut
ur
d
p2(p ) 18
u2 r
方向 向下，大小不变 径向向外，随r变化
ur ut
u2
gr
Fc Fg
KC
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。
2020/11/19
21
二、 离心沉降设备 （一）旋风分离器 1. 结构与工作原理
KC为5~2500，可分离 气体中5~75m的颗粒。
18 qV (p)gW L
2020/11/19
16
（二）沉降槽（增稠器） 1. 悬浮液的沉聚过程
2020/11/19
17
2. 沉降槽（增稠器）
2020/11/19
18
第三节 离心沉降
一、离心沉降速度 （一）沉降过程
合
切向速度 u 径向速度 ur 合成u合
2020/11/19
19
离心力：FC
u2 m
2020/11/19
5
2020/11/19
6
2020/11/19
——球形 圆盘形
7
（1）层流区 10－4< Re < 2 Stokes 区
24 Re
（2）过渡区 2< Re < 500

[高中教育]第3章沉降与过滤ppt

[高中教育]第3章沉降与过滤ppt

15.11.2020
16
3.3重力沉降
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。
重力 作用力
重力 沉降
(分离较大的颗粒）
惯性离心力
离心沉降
3.3.1重力沉降
(分离尺寸小的颗粒）
3.3.1.1球形颗粒的自由沉降
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。
的表面积最小，因此对非球形颗粒，总有S 1 ，颗粒的形 状越接近球形， S 越接近1，对于球形颗粒 S 1。
②颗粒的当量直径
颗粒的当量直径表示非球形颗粒的大小，通常有两种表示
方法： a)等体积当量直径
de
3
6
VP
V P－颗粒体积m3
15.11.2020
7
b)等比表面积当量直径
即与非球形颗粒比表面积相等的球形颗粒的直径为该颗粒的
连续相与分散相 分离
不同的物理性质
机械 分离
分散相和连续相 发生相对运动的方式
15.11.2020
沉降 过滤
3
3.1.2非均相物系分离的目的
（1）收集分散物质
例如从气流干燥器或喷雾干燥器排出的气体中回收固体产品。
（2）净化分散介质
例如：生产硫酸，二氧化硫炉气含杂质，净化。
（3）环境保护
空气中的粉尘、废水、废气治理。
。 (VG/S)/V
一般，乱堆床层ε＝0.4～0.7；均匀球体：松排列ε＝ 0.4，紧密排列ε＝0.26。
（2）床层的自由截面积
床层截面上未被颗粒占据的流体可以自由通过的面积， 称为床层的自由截面积。
15.11.2020
10
☆床层的各向同性：小颗粒乱堆床层可以认为是各向同性的 。各向同性床层的重要特性之一是其自由截面积与床层截面 积之比在数值上与床层的空隙率相等。同床层空隙率一样， 由于壁面效应的影响，壁面附近的自由截面积大。

《沉降与过滤》PPT课件

《沉降与过滤》PPT课件

—与真空 管相连
15 不工作区 16-17吹松区、卸料 区 18 不工作区
—h槽 —压缩空气
第4节 膜过滤 一、膜过滤原理与膜组件 〔一〕膜过滤原理
原料液
小分子的 A物质
大分子的 B物质
溢流
膜
A物质
渗透液
?化工原理?课件——第3章 沉降与过滤
第4节 膜过滤
一、膜过滤原理与膜组件
〔二〕膜组件
渗透液
?化工原理?课件——第3章 沉降与过滤
第1节 重力沉降
一、重力沉降速度
球形颗粒： ——Stokes定律
层流区 1 4 0 R e 2区
24
Re
d2()g
ut
s
18
过渡区 2R e50—0—Allen定律区
10
Re0.5
ut d
4g2()2 s 225
?化工原理?课件——第3章 沉降与过滤
40um的颗粒的回收百分率？(4)如欲回收直径为
15um的尘粒，降尘室应各成多少层？
解:(1) VbLu
s
tc
4
utcV s (b)L250.4ms
?化工原理?课件——第3章 沉降与过滤
第1节 重力沉降
二、降尘室
设为层流沉降： utcdc2(1s8)g
dc
18utc (s )g
18 0.0261 030.4 (300 00.7)59.81
(L L e ) W 2 (L L e ) E
〔二〕转筒真空过滤机
转筒及分配头：
?化工原理?课件——第3章 沉降与过滤
第3节 过滤
二、过滤设备
工 作 原
1-7 过滤区 8-10 吸干 区11 不工作区

三章沉降与过滤ppt课件

三章沉降与过滤ppt课件

ut
4de(s )g 3s
Фs：代表球形度，也叫形状系数，表征颗粒形状与球形颗粒的差
异度。
s
S SP
SP—真实颗粒表面积 S—与SP真实颗粒体积相等的球型颗粒表面积 de：代表当量直径，即与真实颗粒SP体积相等的圆球直径，即
VP
1 6
d
3 e
VP：任意形状的颗粒体积， 不同Фs下的ξ—Re，曲线不同。
说明：①适用于光滑的球形颗粒的自由沉降，称为自由沉降 速度公式。
②所计算速度为匀速速度（a=0） ③ξ为阻力沉降系数
2、 阻力沉降系数ξ计算 对于球形颗粒，将不同Re范围的阻力系数ξ计算式代入上式得：
层流区 (104 Re2)
ut
d2(s )g 18
斯托克斯公式
过渡区 (2Re500)
ut
3
4g2(s )2 d 225
4、影响沉降速度的其它因素
• 以上的沉降过程为在重力作用下球形颗粒的自由沉降： ① 颗粒为球形； ② 颗粒沉降时彼此相距较远，互不干扰； ③ 容器壁对沉降的阻滞作用可以忽略； ④ 颗粒直径不能小到受流体分子运动的影响。 在实际情况中还需考虑以下因素的影响： • （1）、颗粒形状 颗粒形状偏离球形越大，其阻力系数就越大。 • （2）、壁效应 当颗粒靠近器壁的位置沉降时，由于器壁的影
响，沉降速度比自由沉降速度小，这种影响称为壁效应。 • （3）干扰沉降 当非均相物系中颗粒较多，颗粒之间相互距离
较近时，颗粒沉降会受到其它颗粒的影响，这种沉降称为干扰沉 降，干扰沉降速度比自由沉降速度小。
二、 降尘室
重力沉降是一种最原始的分离方法。一般作为预分离之用，分
离粒径较大的尘粒。本节介绍典型的水平流动型降尘室。（书图3-3

《沉降与过滤》课件

《沉降与过滤》课件

形状、表面性质等
工生产等领域
过滤原理介绍
过滤原理：通过 物理或化学方法， 将液体或气体中 的杂质分离出来
过滤方法：包括 重力过滤、压力 过滤、离心过滤、 膜过滤等
过滤材料：包括 滤纸、滤布、滤 芯、滤膜等
过滤应用：广泛 应用于水处理、 食品加工、制药、 化工等领域
沉降与过滤在生产生活中的应用案例
视频压缩：使用视频压缩软件，如 HandBrake，对视频进行压缩，以便于网络 传输和播放。
06
课件评估与反馈
评估标准与方法
课件内容：是 否全面、准确、
易懂
课件设计：是 否美观、清晰、
易于操作
教学效果：是 否提高学生的 学习兴趣和效
果
反馈收集：通 过问卷调查、 访谈等方式收 集反馈，了解 学生对课件的
单击此处添加副标题
沉降与过滤PPT课件大 纲
汇报人：
目录
01 02 03 04 05 06
添加目录项标题 课件简介 课件内容 课件结构
课件制作技巧 课件评估与反馈
01
添加目录项标题
02
课件简介
课件背景
沉降与过滤是化 学实验中的重要 操作
课件旨在帮助学 生理解沉降与过 滤的原理和应用
课件内容涵盖了 沉降与过滤的基 本概念、实验操 作、注意事项等
对沉降与过滤感盖沉降与过滤的基 本原理、实验操作、数据处理等
互动性强：设置问答、讨论等环 节，提高学生参与度
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
生动形象：采用动画、图片、视 频等多种形式，增强学习效果
实用性强：结合实际案例，帮助 学生理解并掌握沉降与过滤的应 用
03
音视频编辑技巧

化工原理 第三章 沉降与过滤

（1）作用：防止滤饼压缩及细小颗粒堵塞过滤介质的孔隙。 （2）使用方法： A . 在悬浮液中加入助滤剂后一起过滤。 B. 先把助滤剂配成悬浮液并过滤，形成助滤剂层后，才正式过滤。 应予注意，一般以获得清净滤液为目的时，采用助滤剂才是适宜的。 （3）要求 A.能形成多孔饼层刚性颗粒 B.物理、化学性质稳定 c.具有不可压缩性（在使用的压力范围内）
二.过滤基本方程
1. 定义 （1）空隙率：单位体积床层中的空隙体积，，m3/m3。 （2）比表面：单位体积颗粒所具有的表面积，a，m2/m3。 2. 孔道当量直径
(1)
3. 过滤速度： 由 所以
（2）
得
u1 u /
（3）
过滤介质层相垂直的方向上床层空隙中的滤液流速u1 按整个床层截面积计算的滤液平均流速u
1．降尘室的总高度H，m；
2．理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸；
解：1）降尘室的总高度H
273 t 273 427 VS V0 1 2.564m3 / s 273 273
VS 2.564 H bu 2 0.5
2.564m
2）理论上能完全出去的最小颗粒尺寸
Vs 2.564 ut 0.214m / s bl 2 6
将（1）、（3）代入（2）并写成等式
pc 1 3 u ' 2 ( ) 2 K a (1 ) L
层流流动，K’值可取为5。
Pc u 2 ( ) 2 5a (1 ) L
3
——过滤速度表达式
4. 过滤速率（体积流量）：单位时间内获得的滤液体积
显然
所以
5. 滤饼的阻力 令 — 滤饼的比阻
t
Vs blu t
——降尘室的生产能力

化学工程基础 第三章 沉降与过滤 课件

沉聚：悬浮液在任何设备中静置，其固体颗粒都会产 生重力沉降，将澄清液与稠浆分离，这种操作即为沉 聚。 澄清：从浓度较低的悬浮液通过沉聚得到澄清液的操 作。 增稠：从浓度较高的悬浮液中通过沉聚得到稠浆称为 增稠。 澄清器和增稠器：用以澄清和增稠的设备。
3.2 重力沉降
3.2.3 悬浮液的沉聚
加料
溢流
据中国气象局出版的最新版的《地面记录观测规范》说 明，“霾”的特征或成因是大量极细微尘粒，均匀浮游 空中，使空气普遍浑浊。出现的天气条件是气团稳定， 较干燥。霾在一天中的任何时候均可出现。
3.1 概述
(2) 非均相物系中，流体和固体颗粒间会产生相对运动
ρ固> ρ流体，固体颗粒会在力的方向上与流体产生 相对运动。 (3) 非均相物系的分离 沉降法：产生沉降(重力，离心力，惯性力)
3.2 重力沉降
(3) 絮凝剂
含有粒径小于1μm的固体颗粒的液体(溶胶)，沉降 分离困难。 分离方法： 加入少量电解质(絮凝剂)。 如加入明矾可使雨后浑浊的井水澄清。
原因：颗粒带负电，明矾水解物Al(OH)3带正电。从 而使微粒聚集成大颗粒迅速沉降。
3.2 重力沉降
(3) 絮凝剂 凡是能促进溶胶中小颗粒絮凝的物质称为絮凝剂。
过滤法：颗粒较大，不能穿过过滤介质
液体洗涤：喷淋含尘气体洗去固体颗粒
电除尘：高压电场作用
重力沉降，离心沉降，过滤
3.1 概述
3.1.2 颗粒的沉降运动
（1）流体对固体颗粒的绕流
颗粒静止
流体流动
产生作用力 （2）固体颗粒做沉降运动
3.1 概述
3.1.2 颗粒的沉降运动
流体静止
颗粒运动
产生作用力
3.1 概述
45通压缩空气的孔34过滤9134过滤去真空泵转筒真空过滤机装臵示意图过滤洗涤干燥吹松卸渣9234过滤水平转筒分为若干段滤布蒙于侧壁段管分配头转动盘多孔分配头固定盘凹槽2凹槽1凹槽3三个通道的入口滤液真空管洗水真空管吹气管工作过程跟综一段当浸入滤浆中时对应滤布对应管转动盘孔凹滤液真空管滤液通道过滤9334过滤当位于水喷头下对应滤饼滤布对应管转动盘孔凹槽1洗水真空管洗水通道洗涤吹气管凹槽3转动盘孔对应管滤布滤饼缩空气通道吹松干燥遇到刮刀9434过滤生产能力单位时间内过滤机获得的滤液的体积量q单位

化工原理第三章离心沉降ppt课件


与重力沉降速度的比值。
dP2 (P ) ut2
Kc
ur u
18 r gdP2 (P )
ut2 gr
18
——离心分别因数
【作用】Kc是表示离心力大小的目的。 Kc越大，阐 明离心分别设备性能越好。
【例】当旋转半径r=0.4m，切向速度ut =20m/s时，
求离心分别因数。
Kc
ut2 202 ＝102 gr 9.810.4
分量 kg
91 152 180 253 338 420
大 型 旋 风 分 别 器
5、旋风分别器的特点 〔1〕构造简单，易于制造、安装和维护管理，设备 投资和操作费用都较低。 〔2〕在普通操作条件下，作用于粒子上的离心力是 重力的5～2500倍〔离心分别要素〕，所以旋风除尘 器的效率显著高于重力沉降室。 〔3〕大多用来去除3μm以上的粒子，并联的多管旋 风除尘器安装对3μm的粒子也具有80～85%的除尘效 率。
气体中所夹带 的尘粒逐渐沉降 到器壁，碰到器 壁后落下，滑向 出灰口。
气体在器内 按螺旋形道路 向器底旋转， 到达底部后折 而向上，成为 内层的上旋的 气流，称为气 芯，然后从顶 部的中央排气 管排出。
旋
风
分
别
器
任
务
气芯
原
理
表
示
图
外旋气流
喷雾枯燥流程图
干料
流化床枯燥器
4、旋风分别器的性能 旋风分别器性能的主要操作参数为： 〔1〕气体处置量； 〔2〕临界粒径； 〔3〕分别效率； 〔4〕气体经过旋风分别器的压强降。
dpc
9b n(P )ui
——临界粒径的计算式
其中气体在器内旋转圈数n经常取5。
〔3〕推导临界粒径计算公式的几点假设 ①进入旋风分别器的气流严厉按照螺旋形道路作等 速运动，且切线速度恒定，等于进口气速ut=ui； ②颗粒沉降过程中所穿过的气流厚度为进气口宽度 b； ③颗粒在层流区内做自在沉降，径向〔沉降〕速度 可用下式表示：
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悬浮液-----固-液混合物 乳浊液-----液-液混合物 含尘气体----气-固混合物 含雾气体----气-液混合物
分离的依据：连续相与分散相的密度不同
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤
4
自来水厂的主要流程
主目录
自来水厂水的净化分三步， 第一步是絮凝过程，也可以叫反应过程。在流动中使水中的杂质颗粒 絮凝长大； 第二步是沉降。沉降池是使大颗粒得以除去。 第三步是砂滤。砂滤池，进一步用900mm厚砂层，将小颗粒杂质滤去。
第三章 沉降与过滤
本章学习指导
1、本章学习目的
通过本章的学习，要重点掌握沉降和过滤这两种机 械分离操作的原理、典型设备的结构与特性，能够 根据生产工艺要求，合理选择设备类型和尺寸。
2、本章应掌握的内容
a 沉降分离（包括重力沉降和离心沉降）的原理、 旋风分离器的选型。 b 过滤操作的原理、过滤基本参数、过滤基本方程 式推导的思路，过滤常数的测定。
7
重力沉降 (gravity settling)---依靠外力(重力)作 用，利用密度差异使之发生相对运动而分离的过 程
离心沉降----依靠离心力作用
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤
8
第二节 重力沉降
一、沉降速度 二、沉降设备
主目录
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤
9
一、 沉降速度(terminal veloci主ty)目录 次目录
流体流动
介质阻力---牛顿阻力定律 内摩擦力---牛顿粘性定律
F d=ζAρu2/2
F=μA du/dy
颗粒为球形,A---投影面积 直管阻力 hf=λl u2/2d
10-4－2， ζ=24/Re
小于或等于2000，λ=64/Re
过渡区 湍流区
2021/3/16
2－500，ζ=10/√Re 500－2×105，ζ=0.44
1、自由沉降 ---单个颗粒在无限流体 中的降落过程
加速段：极短，通常可以忽略
曳力FD
u02
2
d2
4
浮力Fm b g s
等速段：该段的颗粒运动速度称为 沉降速度，用u0表示。
重力沉降速度：以球形颗粒为例
合 外 F c F b 力 F D 0
2021/3/16
mg1s 2u02 4d2 0
化原 第三章 沉降与过滤
2000--4000
大于或等于4000，λ查图， 近似常数
化原 第三章 沉降与过滤
14
3、球形颗粒沉降速度的计算
主目录 次目录
若ut未知→ Ret未知→ζ未知 →无法选择计算公式→无法计 算ut，此时可采用试差法。 计算步骤：
假设某种流型
用相应公式计算出ut 校核Ret 例如：假设沉降处在滞流区，则选用Stokes公式：
18
4）温度对u t的影响， 由层流时u t计算式可知
u t= 〔 4gd(ρs－ ρ)/3 ξ ρ〕½
层流时ut =d2(ρs－ ρ)g/18 µ 可知µ↗,u t↙
对气体而言，温度高的气体除尘较低温下 气体除尘困难。
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤
19
主目录 次目录
[思考题1] 同一大小的固体微粒从不同高度落下，问 它们的沉降速度是否相等？
设备因素：体现为壁效应wall effect(靠近壁面沉降)。
【例3-1】
【例3-2】
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤
16
讨论
1）自由沉降与自由落体
自由沉降考虑流体对颗粒产生的阻力；自 由落体不考虑流体对颗粒产生的阻力。
2）沉降速度ut是指重力、浮力和阻力平 衡时，颗粒作匀速沉降运动时的速度， 其值与流体、颗粒的密度ρs ，d及流动 形态等因素有关，可见，沉降速度ut是 一综合特性，不是操作特性。
3、学时安排
讲授5学时
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤
2
第三章 沉降与过滤
第一节 概述 第二节 重力沉降 第三节 离心沉降 第四节 过滤
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤
3
第一节 概述
主目录
分离
均相物系 ------蒸馏、吸收 非均相物系 ------筛分、沉降、过滤
质m 量力或 gFm c ra
颗粒在流体中沉降时受力
10
2、沉降速度
主目录 次目录
d 63s1sgd 422 u0 20
u0
4ds g
3
--介质阻力系数
Re0=du0/ 1或2
层流区 24
Re 0
u0
d2s g
18
----斯托克斯定律
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤
11
主目录 次目录
ut
d2p(p )g 18
校核Ret 是否在104～1范围内， 是则假设正确，否则假设另一流型
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤
15
4、影响沉降速度的因素
主目录 次目录
颗粒的因素：尺寸、形状(当量球径diameter of equivalent sphere)、密度、是否变形等；
介质的因素：流体的状态（气体还是液体）、密度、 粘度等； 环境因素：温度（影响ρ、μ）、压力、颗粒的浓度 （浓度大到一定程度使发生干扰沉降）等
[思考题2] 不同流体或同一流体在不同温度下沉降速 度的关系。
结论：沉降速度与高度无关，与颗粒大小及流体性 质有关。
一般液体粘度大于气体粘度，故液体沉降速度小 于气体的。
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤
5
某水厂全貌
主目录
图中兰色粗管是来江中的原料水，条形池子是絮凝池，左侧池是沉降池。
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤
6
水厂沉降池 主目录
这是沉降池。图为絮凝之后的水，是从沉降池底部流入，到池子 上部水已很清了。
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤
2021/3/16
图3-2 ζ -Ret关系曲线
化原 第三章 沉降与过滤
12
主目录 次目录
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤
13
颗粒与流体相对运动时所受的阻力 主目录 次目录
1.曳力(drag force)介质阻力---相对运动时，流体对微 粒的作用力 2.对比分析
定律 表达式
滞流区
沉降
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤
17
3）流体的流速u与颗粒的沉降速度ut不同， u t ﹥u 时,颗粒向上运动，颗粒被流体带出 u t ＝u 时,颗粒静止于流体中,(如转子流量 计中的转子)
u t ﹤u 时,颗粒向下运动 可见沉降操作是在u t ﹤u 的条件下进行。
2021/3/16
化原 第三章 沉降与过滤