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化工原理第三章PPT

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化工原理 第三章非均相物系分离 第一节重力沉降 课件

化工原理 第三章非均相物系分离 第一节重力沉降 课件

无因次数群K也可以判别流型
d ( ρs − ρ)g ut = 18µ
2
2011-11-9
d 3(ρs − ρ)ρg K3 Ret = = 2 18µ 18
当Ret=1时K=2.62，此值即为斯托克斯区的上限 牛顿定律区的下限K值为69.1 例：试计算直径为95µm，密度为3000kg/m3的固体颗粒分 别在20℃的空气和水中的自由沉降速度。 解：1）在20℃水中的沉降。 用试差法计算 先假设颗粒在滞流区内沉降 ，
2011-11-9
ξ=
4dg( ρs − ρ) 3ρut
2
QReet2 =
4d 3 ρ(ρs − ρ)g 3µ 2
2
令 k = d3 ρ( ρs − ρ)g 2
µ
4 3 ξ Re t = k 3
因ξ是Ret的已知函数，ξRet2必然也是Ret的已知函数， ξ～Ret曲线便可转化成 ξRet2～Ret曲线。 计算ut 时，先由已知数据算出ξRet2 的值，再由ξRet2～Ret 曲线查得Ret值，最后由Ret反算ut 。
——艾伦公式
c) 滞流区或牛顿定律区（Nuton）（103＜Ret ＜ 2×105） 滞流区或牛顿定律区（ ） ×
ξ = 0.44
ut =1.74 d( ρs − ρ)g
ρ
——牛顿公式
2011-11-9
3、影响沉降速度的因素 、
1）颗粒的体积浓度 ） 在前面介绍的各种沉降速度关系式中，当颗粒的体积浓 度小于0.2%时，理论计算值的偏差在1%以内，但当颗粒浓 度较高时，由于颗粒间相互作用明显，便发生干扰沉降， 自由沉降的公式不再适用。 2）器壁效应 ） 当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时，（例如在100倍以上） 容器效应可忽略，否则需加以考虑。

化工原理课件-第三章传热

化工原理课件-第三章传热

3-1 概述3-2 热传导3-3 3传热书P115对流传热3-4 传热过程计算3-5 热辐射3-6 换热器3-1-1 传热过程在化工生产中的应用3-1-2 传热的三种基本方式3-1-3 3-1概述书P128冷热流体的接触方式3-1-4 热载体及其选择3-1-5 间壁式换热器的传热过程3-1-1 传热过程在化工生产中的应用加热或冷却回收热量保温强化传热过程削弱传热过程3-1-2 传热的三种基本方式一、热传导热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分，或传递到与之接触的另一物体的过程称为热传导。

特点：没有物质的宏观位移气体分子做不规则热运动时相互碰撞的结果；固体导电体：自由电子在晶格间的运动；非导电体：通过晶格结构的振动来实现的；液体机理复杂。

二、对流流体内部质点发生相对位移的热量传递过程。

自然对流：由于流体内温度不同造成的浮升力引起的流动。

强制对流：流体受外力作用而引起的流动。

三、热辐射物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。

能量转移、能量形式的转化；不需要任何物质作媒介。

对流传热：流体与固体壁面之间的传热过程。

3-1-3 冷热流体的接触方式一、直接接触式板式塔填料塔凉水塔二、蓄热式低温流体优点：•结构较简单；•耐高温。

缺点：•设备体积大；•有一定程度的混合。

高温流体三、间壁式（1）套管换热器热流体T 1传热面为内管壁的表面积冷流体t1t2T2（2）列管换热器热流体T 1传热面为壳内所有管束壁的表面积T 2冷流体t 1t 23-1-4 热载体及其选择加热剂：热水、饱和水蒸气；矿物油或联苯等低熔混合物、烟道气等；用电加热。

冷却剂：水、空气、冷冻盐水、液氨等加热温度 180 C饱和水蒸气（高、中及低压）冷却温度 30 C水3-1-5 间壁式换热器的传热过程一、基本概念热负荷Q’：工艺要求，某流体需升温或降温时吸收或放出的热量，单位J/s或W。

传热速率Q（热流量）：单位时间内通过换热器的整个传热面传递的热量，单位J/s或W。

化工原理下册第三章-填料塔-本科

化工原理下册第三章-填料塔-本科
25
二、填料的性能及其评价
(2)空隙率 单位体积填料层的空隙体积称为空隙率，以 表示，其单位为 m3/m3，或以%表示。 分析

～ 流动阻力 ～ 塔压降 ～ 生产能力 ～ 流动阻力 ～ 传质效率
26
二、填料的性能及其评价
(3)填料因子 填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填 料因子，以 表示，其单位为1/m。
60
二、填料塔工艺尺寸的计算
2.填料层高度的计算 (1)传质单元高度法
Z H OG NOG
(2)等板高度法
Z NT HETP
注意问题： ①填料层的分段； ②设计填料层高度 Z 1.3 ~ 1.5 Z。
61
三、填料层压降的计算
1.散装填料压降的计算
计算方法：由埃克特通用关联图计算。 2.规整填料压降的计算 计算方法： ①由压降关联式计算； ②由实验曲线计算。
2.填料规格的选择 (1)散装填料规格的选择 散装填料常用的规格（公称直径）有 DN16 DN25 DN38 DN50 DN76 填料规格
～ 传质效率 ～ 填料层压降
填料 公称 直径
54
选择原则：D/d ≥ 8
塔 径
一、填料的选择
(2)规整填料规格的选择 规整填料常用的规格（比表面积）有 125 150 250 350 500 700 同种类型的规整填料，其比表面积越大，传 质效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用 也明显增加。故选用时，应从分离要求、通量要 求、场地条件、物料性质以及设备投资、操作费 用等方面综合考虑。
经验值
39
第3章 蒸馏和吸收塔设备
3.2 填料塔 3.2.4 填料塔的内件
40
一、填料支承装置

化工原理第三章过滤 ppt课件

化工原理第三章过滤 ppt课件

PPT课件
5
工业常用的过滤介质主要有
a) 织物介质：又称滤布，包括有棉、毛、丝等天然纤维，玻璃丝 和各种合成纤维制成的织物，以及金属丝织成的网能截留的粒径 的范围较宽，从几十μ m到1μ m。 优点：织物介质薄，阻力小，清洗与更新方便，价格比较便宜， 是工业上应用最广泛的过滤介质。 b)多孔固体介质：如素烧陶瓷，烧结金属．塑料细粉粘成的多孔 塑料，棉花饼等。这类介质较厚，孔道细，阻力大，能截留1～ 3μ m的颗粒。 c) 堆积介质：由各种固体颗粒（砂、木炭、石棉粉等）或非编织 的纤维（玻璃棉等）堆积而成，层较厚。 d) 多孔膜：由高分子材料制成，膜很薄（几十μ m到200μ m）， 孔很小，可以分离小到0.05μ m的颗粒,应用多孔膜的过滤有超滤 和微滤。
RC
Rm
p1
悬浮液
滤饼 过滤介 质 滤液
p2
PPT课件
18
滤液通过饼层的流动
பைடு நூலகம்
dp
de
对于滤饼层内不规则的通道，可以简化成由许多平行的细管
（当量直径为de）组成，细管长度与床层高度成正比；细管内表面 积之和等于滤饼内全部颗粒的外表面积；细管的全部流动空间等
于滤饼内的全部空隙体积。
PPT课件
19
颗粒床层的特性
滤饼(filter cake)： 截留的固体物质。
过滤操作示意图 (滤饼过滤)
过滤介质(filtering medium)： 多孔物质。
滤液(filterate)： 通过多孔通道的液体。
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2
一、悬浮液的过滤
（一）两种过滤方式 1. 滤饼过滤 固体含量较高的悬浮液 滤饼过滤过程：
刚开始：有细小颗粒通过孔道，滤液混浊。 开始后：迅速发生“架桥现象”，颗粒被拦截，滤液澄清。 所以，在滤饼过滤时真正起过滤作用的是滤饼本身，

化工原理第三章概述、重力沉降ppt课件

化工原理第三章概述、重力沉降ppt课件
;
（2〕过渡区：2＜Re＜500，Allen定律区
10
Re （3〕湍流区：500＜Re＜2×105，Newton定律区
0.44
【阐明】（1〕查ζ－Re关系曲线图，准确但复杂； （2〕经验公式计算简便，但是有误差。
2021/6/5
;
第二节 重力沉降
一、什么是沉降？
2021/6/5
【定义】在某种力场中利用分散相
有关说明
2021/6/5
;
【阻力系数ζ计算的经验公式】 【应用前提】球形颗粒。
根据不同的雷诺数范围〔区域〕内的阻力系数ζ 的变化情况，可用如下经验公式计算阻力系数ζ：
（1〕层流区：10－4＜Re＜2，Stokes定律区
24
Re
2021/6/5
;
层流区
过渡区
湍流区
2021/6/5
ζ－Re关系曲线图
;
何谓球形度
s
S Sp
S——与物体相同体积的球体的表面积； SP——物体的表面积。
【定义】与物体相同体积的球体的表面积和物体的 表面积之比。
2021/6/5
;
（1〕此处的雷诺数Re是指：
Re d Pu
计算Re时，dP应为足以表征颗粒大小的长度〔特 性尺寸），对球形颗粒而言，就是它的直径。
（2〕此处的区域〔如层流区〕范围与 流动型态的区域范围并不相同。
2021/6/5
;
【准数判别法】如果不能确定流动处在哪个区，亦 可采用以下方法先确定区域。通过实验整理数据可 得到：
其中：
Re
Ar
18 0.6 Ar
Ar
d
3 P
P
2
g
——阿基米德准数
2021/6/5

化工原理第三章1沉降

化工原理第三章1沉降

实验装置与步骤
• 实验装置：沉降实验装置主要包括实验管、测量段、流量计、 压力计、搅拌器和数据采集系统等部分。实验管采用透明材料 制成，以便观察颗粒的沉降行为。测量段用于放置光学检测器 或摄像头，以便记录颗粒的沉降过程。流量计用于测量流体的 流量，压力计用于测量流体的压力，搅拌器用于保证流体的均 匀性。数据采集系统用于实时采集实验数据。
沉降的原理
由于颗粒或液滴受到重力 作用，它们会向气体的下 游方向移动，最终在某一 位置沉积下来。
沉降的分类
重力沉降、离心沉降和惯 性沉降。
重力沉降速度的计算
斯托克斯定律
颗粒在静止流体中的沉降速度与颗粒直径的平方成正 比，与流体粘度成反比。
修正的斯托克斯定律
考虑到颗粒形状、密度和流体粘度的影响，对斯托克 斯定律进行修正。
颗粒的密度
颗粒的密度是指颗粒的质量与其体积的比值。密度大的颗粒在流体中更容易下沉 ，而密度小的颗粒则更容易漂浮。
在化工生产中，密度差异是实现固液分离的重要依据之一。
颗粒的粒径和粒径分布
颗粒的粒径是指其直径或宽度，而粒 径分则是指颗粒群中不同粒径颗粒 的分布情况。
粒径和粒径分布对颗粒的沉降速度和 沉降效果有显著影响。在化工生产中， 控制颗粒的粒径和粒径分布对于提高 产品质量和生产效率具有重要意义。
数据分析
对处理后的数据进行统计分析，包括描述性统计、相 关性分析和回归分析等步骤。描述性统计主要是计算 平均值、中位数、标准差等统计量，相关性分析主要 是分析各因素之间的相关性，回归分析主要是建立数 学模型预测沉降速度。通过数据分析可以得出颗粒的 粒径、密度、流体粘度等因素对沉降速度的影响程度 和规律，为实际工业应用提供理论依据。
颗粒的流体阻力特性

化工原理第三章PPT

化工原理第三章PPT
第三章 非均相物系的分离
1 重力沉降
重力： 浮力： Fg Fb 6 6 4 d
2
d sg
3
阻力Fd 浮力Fb
d g
3
阻力：
Fd

u 2
2
6
d ( s )
3
4
d
2
u t 2
2
ut
4 d ( s )g 3
V2=KA2θ
q2=Kθ
• 例 拟在9.81kPa的恒定压强差下过滤悬浮于水中直径为 0.1mm的球形颗粒物质，悬浮液中固相体积分率为10%， 水的粘度为1×10-3Pa· s。过滤过程介质阻力不计，滤饼为 不可压缩滤饼，其空隙率为60%，过滤机过滤面积为10m2， 计算：(1)得到15m3滤液时需过滤时间；(2)若将过滤时间 延长一倍时，可得滤液共为若干? • 例 在100KPa的恒压下过滤某悬浮液，温度30℃，过滤 14 2 1 10 m 面积为40m2 ，并已知滤渣的比阻为 , υ值为 0.05m3/m-3。过滤介质的阻力忽略不计，滤渣为不可压 缩，试求：(1)要获得10m3滤液需要多少过滤时间？(2)若 仅将过滤时间延长一倍，又可以再获得多少滤液？(3)若 仅将过滤压差增加一倍，同样获得10m3滤液时又需要多 少过滤时间？
6.6 恒压过滤 (V+Ve)2=KA2(θ＋θe)
(q+qe)2=K(θ＋θe)
总结：恒压过滤方程式
以绝对滤液量为基准
(V+Ve)2=KA2(θ＋θe) V2+2VeV =KA2θe
以相对滤液量为基准
(q+qe)2=K(θ＋θe) q2+2qeq =Kθe qe=Kθe

化工原理3过滤幻灯片PPT

化工原理3过滤幻灯片PPT
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3 过滤
均相混合物：所需分离的物质在同一相中，不能用机械
悬浮液
悬浮液 滤饼
深层过滤
过滤介质
过滤介质 滤液
滤饼过滤
3.1.1 概述
（3）过滤推动力： 重力（漏斗过滤）、压力（加压过滤）或真空（抽滤） 、离心力（离心过滤）。
（4）滤饼的可压缩性 （5）助滤剂 助滤剂本身就是一性能良好的过滤介质，是一种坚硬、不 规则的小颗粒，它能形成结构疏松、空隙率大、不可压缩的 滤饼，很大程度改善过滤难度。助滤剂使用方法主要有两种 ：混合、预涂。
de —— 为孔道的当量直径，m。
流通 流 截 通 面 l 滤 截 积 饼 面 4 层 4 积 体 d e 4 润 湿 4 润 周 湿 l边 滤 周 饼 边 a B 层 1 S 0 体
u流 体通 积截 流 流 体面 通 量 积 积 截 滤 滤 流面 饼 饼 量积 层 层 A u 0 截 截 u
（1）过滤介质（Filter medium）：
过滤介质应具有以下特性：多孔性，足够的机械强度， 尽可能小的流动阻力，耐腐蚀性，耐热性，易于再生。
工业上常见的过滤介质：织物介质、堆积介质、多孔固 体介质、多孔膜。
3.1.1 概述
（2）过滤分类： 深层过滤（Deep bed filteration） 滤饼过滤（Cake filteration）
②流程
装合、过滤、洗涤、卸渣、整理
③ 特点
优点：间歇过滤，单位地面所容纳的过滤面积大，洗涤 充分，生产能力比压滤机大，机械化程度高，劳动力省，密 闭过滤，操作环境较好。

《化工原理》(下)第三章塔设备第一次课PPT课件

《化工原理》(下)第三章塔设备第一次课PPT课件
平直堰型式
齿形堰
3.1.3 板式塔的流体力学性能
1、 塔内气、液两相异常流动 液泛
❖ 正常操作时，降液管中有一足够的液体 高度，以克服两板间由气体压差造成的 压量↑→塔板压降↑→降液管内 液体流动不畅→管内液体积累；
❖ 若液相的流量↑→降液管内截面不能满 足该液体顺利流过→管内液体积累；
特点：
分离效率高； 板上有液位差，引起气体分布 不均匀； 目前常用
穿流式塔板
板上无降液管； 气液相同时通过板上孔道逆向穿流而过（逆流塔板）。
特点：
结构简单； 操作范围小； 分离效率低。
应用较少
3.1.1 气液相流程
❖ 从全塔来看，气相在塔内逐级上升，液相由塔顶 逐级下降。在下降中与上升气相进行接触传质。
❖ 塔板操作弹性并非恒定不 V 变，而与操作条件有关
①
⑤
a
❖a工况受液相下限及液沫夹
带线控制。b工况则受漏液
②
b
c
④
线及降液管液泛线控制。c ③
工况则受漏液线及液相上限
控制。
L
3.1.4 塔板型式
按气相通过塔盘传质元件的不同，可分为不同型式 的塔板
评价塔板性能的标准：
•生产能力：单位时间单位面积的处理量； •分离效率：分离能力，产品质量； •适应能力：对不同性质的物料的适应性； •操作弹性：维持正常操作气速允许变动的范围； •流动阻力：＝干板阻力＋液层阻力； •塔的结构、成本、安装及运转的可靠性。
应限制漏液量。要求不大于液体流量的10%。 漏液速度，它是塔操作的气相下限速度。
2、塔板负荷性能图
❖ 适宜操作范围的图形称之为塔的负荷性能图。
❖ ①过量液沫夹带线，或气相上限线 Vmax 过量液沫夹带量ev<10%

化工原理第三章第五章课后习题PPT课件

化工原理第三章第五章课后习题PPT课件
∴Δ常＇＝140-100=40 ℃
2021/4/4
北京理工大学珠海学院
16
因二次蒸汽的真空度为51 kPa，故 需校正 '
f 0.0162 (T '273)2 0.016 (81.2 273)2 0.87
r'
2304
' ＝0.87×40=34.8 ℃
2021/4/4
北京理工大学珠海学院
17
第三章 作业题
3-4．拟采用降尘室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。
降尘室底面积为14m2，宽和高均为2m。操作条件下气体的密 度为0.75kg/m3，粘度为2.6×10-5 Pa·s，固体颗粒的密度为 3000 kg/m3，要求生产能力为2 m3/s，若已知设备在现有条件 下的临界粒径为47.7μm，试求，如欲使临界粒径减小为9μm， 在原降尘室内需设置几层隔板，隔板间距多少为宜。
解：（1）计算过滤面积加倍，可得滤液量 过滤面积 加倍时，由于恒压操作且过滤介质阻力可忽略不计， 可用式
V 2 增加一 倍，即
V2 40 2 80m3
（2）计算表压加倍，可得滤液量 表压加倍时，恒压过 滤方程中恒压过滤常数K发生变化，由式
K
2p1s
当Pc=51KPa(真空度)时，T＇＝81.2℃ r＇＝2304 kJ/kg
故
D 1586 2304 1800 0.95 2137
kg/h
D 1800 1.13 W 1586
2021/4/4
北京理工大学珠海学院
15
传热面积A ①确定溶液沸点
计算 '
已查知Pc=51kPa（真空度）下，冷凝器中二次蒸汽的饱和温 度T＇＝81.2℃ 查附录二十三常压下48.3% NaOH溶液的沸点近似为tA=140℃
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重力Fg
2 阻力系数ζ
3 •用前式计算沉降速度时，需先确定阻力系数ζ值。 1.滞流区(斯托克斯定律区)103<Ret-4<Ret<1 3.湍流区(牛顿定律区) 2.过渡区(艾伦定律区) 1<Re10 <2×105 t<10 通过因次分析，ζ是颗粒形状、颗粒与流体相对运 24 . 5 ρ/μ的函数，由实验测得的综合结果 18 . 44 动雷诺数Ret=dut 0 0 .6 Re t Re t 在下图中示出。 •对于球形颗粒的曲线，从图可看出，按Ret 值大致 分为三个区，各区内曲线所对应的ζ可分别用相应 的数学关系式表示。
3.6 过滤设备
d
u r 2
方向向内
FC
Fd
uT
R
ur
4 d ( S ) u T 3 R
2
尘粒
标准型旋风分离器
6 过滤分离原理
• 6.1过滤操作的基本概念 • 过滤：以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使悬浮液 中的液体通过介质的孔道，而使固体颗粒被截留在介质上， 从而实现固、液分离的单元操作。 • 过滤操作所处理的悬浮液称为滤浆或料浆 • 所用的多孔性介质称为过滤介质 • 通过过滤介质的液体称为滤液 • 被截留下来的颗粒层称为滤饼或滤渣 • 实现过滤操作的外力有重力，压强差或惯性离心力，在化 工生产中应用最多的是过滤介质上、下游两侧的压强差。
第三章 非均相物系的分离
1 重力沉降
重力： 浮力： Fg Fb 6 6 4 d
2
d sg
3
阻力Fd 浮力Fb
d g
3
阻力：
Fd

u 2
2
6
d ( s )
3
4
d
2
u t 2
2
ut
4 d ( s )g 3
4 重力沉降设备
增稠器（沉降槽）
加料 清液溢流
水平 挡板
清液
耙
稠浆 连续式沉降槽
5 离心沉降设备
B
旋风分离器：
净化气体


离心力： F m FC 6 4
构造 操作原理uTFra bibliotekR2含尘 气体 A

6
2
d S
3
uT R
2
方向向外
F
D
向心力：
d
3 2
uT R
2
方向向内
ur
阻力： Fd
3.摩擦数群法
Re
2 t
Re
1 t
Re
t
二 重力沉降设备
降尘室
停留时间
沉降时间
气体 进口 气体 出口
L u

t
高度 ut
集灰斗 降尘室
L B
气体
若 t
则表 明 ，该颗粒能在降 尘室中除去。 则 表 明 ，该 颗粒刚好 能 完全除去。
t
u
H
ut
颗粒在降尘室中的运动
6.2 过滤方式 • 过滤操作分两类：
• 1）.饼层过滤：真正发挥分离作用的是滤饼层，而不是过滤介质。 • 2）.深床过滤：真正发挥作用的是过滤介质。
6.3 过滤介质 6.4 滤饼的压缩性和助滤剂 6.5 过滤基本方程式
dV d Ap r(L L e ) A p
2 1 s
r' (V Ve )
6.6 恒压过滤 (V+Ve)2=KA2(θ＋θe)
(q+qe)2=K(θ＋θe)
总结：恒压过滤方程式
以绝对滤液量为基准
(V+Ve)2=KA2(θ＋θe) V2+2VeV =KA2θe
以相对滤液量为基准
(q+qe)2=K(θ＋θe) q2+2qeq =Kθe qe=Kθe
Ve=KA2θe
过滤介 质阻力 忽略
V2=KA2θ
q2=Kθ
• 例 拟在9.81kPa的恒定压强差下过滤悬浮于水中直径为 0.1mm的球形颗粒物质，悬浮液中固相体积分率为10%， 水的粘度为1×10-3Pa· s。过滤过程介质阻力不计，滤饼为 不可压缩滤饼，其空隙率为60%，过滤机过滤面积为10m2， 计算：(1)得到15m3滤液时需过滤时间；(2)若将过滤时间 延长一倍时，可得滤液共为若干? • 例 在100KPa的恒压下过滤某悬浮液，温度30℃，过滤 14 2 1 10 m 面积为40m2 ，并已知滤渣的比阻为 , υ值为 0.05m3/m-3。过滤介质的阻力忽略不计，滤渣为不可压 缩，试求：(1)要获得10m3滤液需要多少过滤时间？(2)若 仅将过滤时间延长一倍，又可以再获得多少滤液？(3)若 仅将过滤压差增加一倍，同样获得10m3滤液时又需要多 少过滤时间？