化工原理 机械分离与固体流态化
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第三章机械分离与固体流态化
过滤 ? 沉降 ? 固体流态化
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过滤
? ? ? ? 概述过滤基本方程过滤常数的测定滤饼洗涤过滤设备及过滤计算
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西安交 ? 滤饼过滤其基本原理是在外力（重力、压力、离心力）作用下，使悬浮液中的液体通过多孔性介质，而大固体颗粒被截留，从而使液、固两相得以分离，如图化 3-1所示。工原滤浆理滤饼电过滤介质子滤液课 (a) 滤饼过滤 (b) 架桥现象件
图 3-1 过滤操作示意图
概述
图 3-2
滤饼过滤
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概述
1．过滤介质．
过滤过程所用的多孔性介质称为过滤介质，过滤介质应具有下列特性：多孔性、孔径大小适宜、耐腐蚀、耐热并具有足够的机械强度。工业用过滤介质主要有织物介质（如棉、麻、丝、毛、合成纤维、金属丝等编织成的滤布）、多孔性固体介质（如素瓷板或管、烧结金属等）。固体颗粒被过滤介质截留后，逐渐累积成饼（称为滤饼），如前图3-2所示。
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概述
2．过滤推动力．在过滤过程中，滤液通过过滤介质和滤饼层流动时需克服流动阻力，因此，过滤过程必须施加外力。外力可以是重力、压力差，也可以是离心力，其中以压力差和离心力为推动力的过滤过程在工业生产中应用较为广泛。
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概述
3．滤饼的压缩性和助滤剂．（1）压缩性若形成的滤饼刚性不足，则其内部空隙结构将随着滤饼的增厚或压差的增大而变形，空隙率减小，称这种滤饼为可压缩滤饼，反之，若滤饼内部空隙结构不变形，则称为不可压缩滤饼。
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概述
3．滤饼的压缩性和助滤剂．（2）助滤剂
若滤浆中所含固体颗粒很小，或者所形成的滤饼孔道很小，又若滤饼可压缩，随着过滤进行，滤饼受压变形，都使过滤阻力很大而导致过滤困难。可采用助滤剂以改善滤饼的结构，增强其刚性。助滤剂通常是一些不可压缩的粉状或纤维状固体，能形成结构疏松的固体层。常用的助滤剂有：硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉等。
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过滤基本方程
L u1 u u le
图 3-3
流体在滤饼中流动的简化模型
将孔道视为长度均为le的一组平行细管，流体在细管中的平均流速u1，同时考虑到滤饼较薄，广义压力降可近似用压力降代替，则：
u1 =
p1 2 de 32μl e
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式中 u1 ? 流体的真实流速，m/s； ?p1 ? 通过滤饼的压力降，N/m2；（3－1）μ ? 滤液的粘度，N?s/m2； de ? 滤饼层孔道的当量直径，m； le? 孔道的平均长度，m。
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西安交 ? 在单位时间内通过单位过滤面积的滤液量为瞬大时过滤速度u： dV dq 化 u= = Adτ dτ工式中 q ? 单位过滤面积所得的滤液量，q=V/A，m3/m2；原 A ? 过滤面积，m2。 V——滤液量理令ε表示滤饼层空隙率（ε = 空隙体积/滤饼层体积），则：电 u dV u1 = = 子εεAdτ课取le=CL，式3-1中的de 采用水力当量直径，则：件 4 ×流通截面积 4 ×细管的流动空间 d = =
e
过滤基本方程
润湿周边长
细管的全部内表面积
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过滤基本方程
令颗粒比表面积a=颗粒表面积/颗粒体积，则：
d e = 4ε [a(1 ? ε )]
将上述几式式代入式3-1，整理得：
p1 dV ε3 = Adτ 2Ca 2 (1 ? ε )2 μL
（3－2）
r = r0 ?p s r称为滤饼的比阻，与滤饼的结构有关。
可压缩滤饼的s大约为～。不可压缩滤饼s=0。于是式3-2可写成： ?p 1 过滤推动力 dV （3－3） = =
Adτ
r = 2Ca 2 (1 ? ε ) ε 3
2
μrL
过滤阻力
式中?p1 为过滤推动力，μ rL可视为滤饼阻力。
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西安交 ? 将介质阻力折合成厚度为L 的滤饼阻力，式3-3成为： e 大 dV ?p （3－4） = Adτμr (L + Le ) 化 L = cV / A 滤饼层厚度L 为工 2?p 2?p 1? s （3－4a） = 原 Le = cVe / A K = 令μ rc μ r0 c 理 dV KA 2 代入（3-4)中得（3－5） = 电 dτ 2(V + Ve ) 子 dq K 课 = 或 (q + q e ) 式中 q e = Ve / A dτ 2 件
——过滤基本方程
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过滤基本方程
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过滤基本方程
1．恒压过滤．
若过滤过程中保持过滤推动力（压差）不变，则称为恒压过滤。对于指定滤浆的恒压过滤，K为常数，积分式 3-5得：或
V 2 + 2VVe = KA 2τ
q
2
+ 2 qq
e
= Kτ
若过滤介质阻力可忽略不计，则以上两式简化为：
V 2 = KA 2 τ q2 = Kτ
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过滤基本方程
2．恒速过滤．
若过滤时保持过滤速度不变，则过滤过程为恒速过滤。对恒速过滤，有代入式3-5中得：
dV V = = 常数 Adτ Aτ
K 2 K A τ或 q 2 + qq e = τ 2 2 若过滤介质阻力可忽略不计，则以上两式简化为： V 2 + VVe =
K 2 V = Aτ 2
2
K q = τ 2
2
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过滤常数的测定
过滤计算要有过滤常数K、qe或Ve作依据。由不同物料形成的悬浮液，其过滤常数差别很大。即使是同一种物料，由于操作条件不同、浓度不同，其过滤常数亦不尽相同。过滤常数一般要由实验来测定。
将恒压过滤积分方程改写成：
τ
1 2 = q + qe q K K
此式表明，τ/q与q之间具有线性关系，实验中记录不同过滤时间τ内的单位面积滤液量q，将τ /q对q作图，得一直线，直线的斜率为1/K，截距为2qe/K，由此可求出K、qe。用上述方法可以测出不同压差条件下的K值，再根据K与?p 关系式3-4a，有 log K = (1 ? s ) log ?p + B 可见logK与log?p 成直线关系，由直线的斜率可求出压缩指数s。
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过滤常数的测定
例3-1 过滤常数测定
CaCO3 粉末与水的悬浮液在恒定压差×10 5 Pa及 25℃下进行过滤，试验结果列于表3-1，过滤面积为 400cm2，求此压差下的过滤常数K和qe。
恒压过滤试验中的V 表3-1 恒压过滤试验中的～τ数据
过滤时间τ s 滤液体积V l
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滤饼洗涤
1．洗涤速度．
洗涤速度：洗涤速度
洗涤推动力 ? dV ? ? ? = 洗涤阻力 ? Adτ ? w
若洗涤压力与过滤终了时的操作压力相同
式中μ、μw分别为滤液、洗涤液的粘度，L、Lw分别为过滤终了时滤饼厚度、洗涤时穿过的滤饼厚度。 KA ? dV ? ? ? = 由过滤基本方程可知： Adτ ? ? e 2(V + Ve )
dV ? ? ? Adτ ? w μL ? = μ w Lw ? dV ? ? ? ? Adτ ? e 式中V是过滤终了时的滤液量
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滤饼洗涤
2．洗涤时间τw ．
设洗涤液用量为Vw，则洗涤时间：
Vw τw = ? dV ? ? ? ? dτ ? w
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过滤设备及过滤计算
1.过滤设备 1.过滤设备
（1）板框压滤机
板与框的结构如所示，图3-6所示，四角均开有孔，均开有孔，组装叠合后分别构成滤浆通道、通道、滤液通道和洗涤液通道。洗涤液通道。
图
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图 3-5
板框压滤机简图（暗流式）
1—固定架 2—滤布 3—滤板 4—滤框 5—滑动机头 6—机架 7—滑动机头板 8—固定机头板 9—机头连接机构
1
2
非洗涤板
框
洗涤板
图 3-6
滤板和滤框
1—滤浆进口；2—洗水进口
P139
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西安交过滤大滤浆由总管入框→框内形成滤饼→滤液穿过饼和布化→经每板上旋塞排出(明流) 工→从板流出的滤液汇集于某总管排出(暗流) 原理横穿洗涤：电洗涤液由总管入板→滤布→滤饼→滤布子→非洗涤板→排出课洗涤面=(1/2)过滤面积件
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过滤设备及过滤计算
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过滤设备及过滤计算
置换洗涤：洗涤液行程与滤液相同。洗涤面=过滤面说明①间歇操作——过滤、洗涤、卸渣、整理、装合②主要优缺点构造简单，过滤面积大而占地省，过滤压力高（可达左右），便于用耐腐蚀性材料制造，便于洗涤。它的缺点是装卸、清洗劳动强度较大。
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过滤设备及过滤计算
（2）叶滤机
叶滤机是由许多滤叶组成。滤叶为内有金属网的扁平框架，外包滤布，将滤叶装在密闭的机壳内（加压式），为滤浆所浸没。滤浆中液体在压力差作用下穿过滤布进入滤叶内部，成为滤液从其周边引出。过滤完毕，机壳内改充清水，使水循着与滤液相同的路径通过滤饼，进行置换洗涤。叶滤
机也是间歇操作设备，具有过滤推动力大、单位地面所容纳的过滤面积大、滤饼洗涤较充分等优点。其生产能力比板框压滤机大，而且机械化程度高，劳动力较省，密闭过滤，操作环境较好。其缺点是构造较复杂、造价较高。
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过滤设备及过滤计算
（3）回转真空过滤机
图P142
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西安交 ? 2.间歇式过滤机的生产能力及最佳操作周期 2.间歇式过滤机的生产能力及最佳操作周期大操作周期包括过滤时间τ、洗涤时间τw 和卸渣、整理、化重装等辅助时间τD。设整个操作周期内获得的滤液量为工 V，则生产能力Q可表示为： V V 原 Q= = (3-6) ∑ττ +τw +τD 理假设洗涤液粘度与滤液粘度相近，于是，对板框压滤电机，恒压操作时洗涤速率子课μLAw ? dV ? LAw ? dV ? 1 ? dV ? 1 KA 2 ? dV ? ? ? = ? ? = ? ? = ? ? = × dτ ? w μ w L w A ? dτ ? e 2 L × 2 Aw ? d τ ? e 4 ? dτ ? e 4 2(V + Ve ) ? 件
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过滤设备及过滤计算
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西安交 ? 对叶滤机，洗涤速率则为：大μLAw ? dV ? ? dV ? KA 2 ? dV ? ? ? = ? ? =? ? = 化 ? dτ ? w μ w L w A ? dτ ? e ? dτ ? e 2(V + Ve ) 工综合板框压滤机、叶滤机，洗涤速率可统一写成：原理 KA 2 ? dV ? ? ? = 电 ? dτ ? w δ (V + Ve ) 子对板框压滤机，式中δ=8；对叶滤机，δ=2。课件
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过滤设备及过滤计算
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过滤设备及过滤计算
设洗涤液量Vw=bV，则洗涤时间：
δV w (V + Ve ) δb V 2 + VVe Vw τw = = = (dV dτ )w KA 2 KA 2 (
)
而过滤时间
τ=
V 2 + 2VVe KA 2
将τ、τw表达式代入式3-6得：
KA 2V Q= 2 V + 2VVe + δb V 2 + VVe + τ D KA 2
(
)
(
将上式对V求导数，得：
KA 2 τ D KA 2 ? V 2 ? δbV 2 dQ = dV V 2 + 2VVe + δb V 2 + VVe + τ D KA 2
[(
(
)
(
)
)
]
2
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西安 dQ V2 δbV 2 交并令， = 0 得：τ D = KA 2 + KA 2 dV 大δbV 2 V 化若介质阻力忽略不计，则 =τ， KA 2 = δbτ = τ w，于是 KA 工τ D = τ + τ w = τ + δ bτ原当τD<τ+τw时，dQ/dV>0；τD>τ+τw时，dQ/dV<0。这表明理，在过滤介质阻力忽略不计的条件下，当过滤时间与洗涤时间之和等于辅助时间时，板框过滤机生产能力最大，此时的操作周期电为最佳操作周期，即子 (∑τ )opt = 2τ D 课若滤饼不洗涤，则τw=0，达到最大生产能力的条件是：τ D = τ件
过滤设备及过滤计算
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西安交 ? 3.回转真空过滤机的生产能力回转真空过滤机的生产能力大设转筒的转数为每秒钟n次，转筒浸入面积占全部转筒面积的分率为φ，则转筒任何一部分表面在一个操作周期中的过滤时间为化τ =φ n 工原根据恒压过滤方程，在忽略过滤介质阻力的情况下，有 V 2 = KA 2τ理即转一圈（一个操作周期）的滤液量为 V = A Kτ =A Kφ n 电故生产能力为： Q = V ∑τ = nV = n K φ n A = A Kφn 子课此式表明，提高转筒的浸没分数φ及转数n均可提高生产能力，但这类方法受到一定的限制。件
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过滤设备及过滤计算
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过滤设备及过滤计算
例3-2 板框压滤机计算现用一板框压滤机过滤含钛白（TiO2）的水悬浮液，过滤压力为3×105Pa（表压）。已知滤框尺寸为810×810×45mm，共有40 个框，已经测得过滤常数K=5×10-5m2/s，qe=m2，滤饼体积与滤液体积之比c= m3/m3。滤框充满后，在同样压力下用清水洗涤滤饼，洗涤
水量为滤液体积的1/10，水与钛白水悬浮液的粘度可认为近似相等。试计算：（1）框全部充满时所需过滤时间；（2）洗涤时间；（3）洗涤后卸渣、清理、重装等共需40分钟，求板框压滤机的生产能力；（4）这个板框压滤机的最大生产能力及最大生产能力下的滤饼厚度。返回主题前页
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西安交 ? 例3-3 回转真空过滤机计算大有一浓度为9%（质量）的水悬浮液，固相密度为 3000kg/m3。已经测得滤饼空隙率为ε=，操作压力化3×105Pa（表压）下的过滤常数为K=3×10-5m2/s。现采工用一台回转真空过滤机进行过滤，此过滤机的转筒直原径为，长度为，浸入角度为120°，生产时采理用的转速为转/分，操作真空度为×105Pa。试求此电过滤机的生产能力（以滤液计）和滤饼厚度。假设滤子饼压缩指数s=，过滤介质阻力可忽略不计，滤饼空课隙内充满液体。件
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沉降
沉降速度 ? 重力沉降设备 ? 离心沉降设备 ? 离心机
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沉降速度
1.自由沉降速度自由沉降速度 ? 自由沉降:单个颗粒在流体中的沉降过程称。 ? 干扰沉降：若颗粒数量较多，相互间距离较近，则颗粒沉降时相互间会干扰，称为干扰沉降。
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西安交 ? 颗粒在流体中受到三个力的作用，如图3-13所示：大化 ? 质量力 B FB=mg （重力），或FB=mac（离心力）质量力F 工浮力 F 曳力F 原 Fb=mρg/ρp ? 浮力Fb 浮力Fb 理ρu 2 电 FD = ζ D A 质量力 F ? 曳力FD 曳力F 2 子图 3-13 颗粒在流体式中ζD为曳力系数，A为颗课中沉降时受力粒在流动方向上的投影面积件
b D B
沉降速度
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西安交 ? 根据牛顿第二定律，作用于颗粒上的合外力使其产生加速运动，即：大 du FB ? Fb ? FD = m (3-7) 化 dt 工 ? 单个颗粒在流体中的沉降过程分为两个阶段：加速段和等速段，对于小颗粒，加速段极短，通常可以忽略，于是，整个沉降过程原都可认为是匀速沉降。理用ut
表示沉降速度，将式3-7用于球形颗粒的自由沉降，忽略加电速段，得在重力场中：子 ? ρ ? ? ? ζρu π d = 0 mg ?1 ? ? 2 4 ρ ? 课 ? ? 4d p (ρ p ? ρ )g 件式中dp为颗粒的当量直径。 u = 整理得：
2 t D 2 p p
沉降速度
t
3ρζ D
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沉降速度
2.曳力系数 2.曳力系数
利用因次分析可知ζD为雷诺数Rep=dputρ/μ的函数，其中μ为流体的粘度。下图示出了球形颗粒的曳力系数与雷诺数Rep关系的实验结果。 10000 4000 1000 400 100 40
ζD
10 4 1 1 10 100 1000 10000 10
5
10
6
Rep=dp u tρ/μ
图 3-15
曳力系数与雷诺数关系
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西安交 ? 此曲线显示出四个不同特征的区域：大 24 ζD = 化 ? (1) Rep ≤2，爬流区，又称斯托克斯（Stokes）区，此时 Re p 工ζ D = ?
(2) 2≤ Rep ≤500 过渡区，又称阿仑 (Allen) 区，此时原 Re p 理 ? (3) 500< Rep <2×105 湍流区（除边界层外），又称牛顿电 (Allen) 区，此时ζ D ≈子 ? (4) Rep ≥2×105 边界层内也为湍流，ζD将突然下降，呈现课不规则现象。件
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沉降速度
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沉降速度
3.影响沉降速度的其它因素影响沉降速度的其它因素（1）干扰沉降（2）非球形颗粒的沉降（3）壁面效应
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重力沉降设备
1.降尘室降尘室
L B 气体 ut u H 气体进口气体出口
集灰斗
图 3-16
降尘室
图 3-17
颗粒在降尘室中的运动
（1）工作原理气体入室→减速颗粒的沉降运动&随气体运动
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沉降运动时间<气体停留时间→分离
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重力沉降设备
说明① d↑，容易除去②气量V↓，容易除去要想使颗粒从降尘室中被除去，必须满足：
τ 0 ≥τ t （停留时间>=沉降时间）
τ0=L/u，而τt=H/ut
能够刚好被100%除去的最小颗粒，将满足其中的条件τ 0 = τ t 即 L H = u ut
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此时气体体积流量 Vs = HBu = LBut = Aut
化工原理非均相物系分离习题库.
非均相物系分离 一、填空题 1．某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u1,在空气中为u2，则u12；若在热空气中的沉降速度为u3，冷空气中为u4，则u34。(＞，＜，＝) dg(ρs-ρ) 18μ2答：ut=，因为水的粘度大于空气的粘度，所以u1 化工原理知识 绪论 1、单元操作：（Unit Operations）： 用来为化学反应过程创造适宜的条件或将反应物分离制成纯净品，在化工生产中共有的过程称为单元操作（12）。 单元操作特点： ①所有的单元操作都是物理性操作，不改变化学性质。②单元操作是化工生产过程中共有的操作。③单元操作作用于不同的化工过程时，基本原理相同，所用设备也是通用的。单元操作理论基础：（11、12） 质量守恒定律：输入=输出+积存 能量守恒定律：对于稳定的过，程输入=输出 动量守恒定律：动量的输入=动量的输出+动量的积存 2、研究方法： 实验研究方法（经验法）：用量纲分析和相似论为指导，依靠实验来确定过程变量之间的关系，通常用无量纲数群(或称准数)构成的关系来表达。 数学模型法（半经验半理论方法）：通过分析，在抓住过程本质的前提下，对过程做出合理的简化，得出能基本反映过程机理的物理模型。（04） 3、因次分析法与数学模型法的区别：（08B） 数学模型法（半经验半理论）因次论指导下的实验研究法 实验：寻找函数形式，决定参数 第二章：流体输送机械 一、概念题 1、离心泵的压头（或扬程）： 离心泵的压头（或扬程）：泵向单位重量的液体提供的机械能。以H 表示，单位为m 。 2、离心泵的理论压头： 理论压头：离心泵的叶轮叶片无限多，液体完全沿着叶片弯曲的表面流动而无任何其他的流动，液体为粘性等于零的理想流体，泵在这种理想状态下产生的压头称为理论压头。 实际压头：离心泵的实际压头与理论压头有较大的差异，原因在于流体在通过泵的过程中存在着压头损失，它主要包括：1）叶片间的环流，2）流体的阻力损失，3）冲击损失。 3、气缚现象及其防止： 气缚现象：离心泵开动时如果泵壳内和吸入管内没有充满液体，它便没有抽吸液体的能力，这是因为气体的密度比液体的密度小的多，随叶轮旋转产生的离心力不足以造成吸上液体所需要的真空度。像这种泵壳内因为存在气体而导致吸不上液的现象称为气缚。 防止：在吸入管底部装上止逆阀，使启动前泵内充满液体。 4、轴功率、有效功率、效率 有效功率：排送到管道的液体从叶轮获得的功率，用Ne 表示。 效率： 轴功率：电机输入离心泵的功率,用N 表示，单位为J/S,W 或kW 。 二、简述题 1、离心泵的工作点的确定及流量调节 工作点：管路特性曲线与离心泵的特性曲线的交点，就是将液体送过管路所需的压头与泵对液体所提供的压头正好相对等时的流量，该交点称为泵在管路上的工作点。 流量调节： 1）改变出口阀开度——改变管路特性曲线； 2）改变泵的转速——改变泵的特性曲线。 2、离心泵的工作原理、过程： 开泵前，先在泵内灌满要输送的液体。 开泵后，泵轴带动叶轮一起高速旋转产生离心力。液体在此作用下，从叶轮中心被抛向 g QH N e ρ=η/e N N =η ρ/g QH N = 化工原理考试题及答案 第三章非均相分离 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指______________________________。 ***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体 2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 ***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度 3.（2分）自由沉降是___________________________________ 。 ***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降 4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 ***答案*** 小1 5.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在_________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 ***答案*** 重离心沉积 6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. ***答案*** 粒子所受合力的代数和为零24/ Rep 7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。 ***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。 8.（3分）气体的净制按操作原理可分为_____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 ***答案*** 重力沉降、离心沉降、过滤离心沉降 9.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 ***答案*** 液体或气体中固体微粒 10.（2分）过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。 ***答案*** 单位时间内通过单位面积的滤液体积变慢 11.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是___________________________ ___________________________________________________。 ***答案*** 在滤饼中形成骨架，使滤渣疏松，孔隙率加大，滤液得以畅流 12.（2分）过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质，即其_________；另一方面是滤渣层本身的性质，即_______ 。 ***答案*** μ γL 13.（2分）板框压滤机每个操作循环由______________________________________五个阶段组成。 ***答案*** 装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理 14.（4分）板框压滤机主要由____________________________________________，三种板按________________的顺序排列组成。 ***答案*** 滤板、滤框、主梁（或支架）压紧装置等组成 三相离心机的工作原理 三相分离机是餐厨垃圾预处理中的关键设备，它是将垃圾中的固体和液体（油和水）要分别分开，尤其是要将油和水分开，回收的油有一定的经济价值，可以直接出售，另外残留油对后续的厌氧处理生产沼气也有抑制作用，因此要求设备要尽可能的将油分离干净。 离心机有两个转子组成，一个叫转鼓，另一个转子是螺旋卸料器（简称螺旋）,转鼓高速旋转时，转鼓浆料随转鼓一同旋转，并受离心力作用，此离心力比重力大许多倍，这样固体颗粒就会从液体中分离出来，并从离心机转鼓轴心，沉降到转鼓壁上，位于转鼓的螺旋卸料器以低于转鼓的转速转动并将沉积的固体颗粒推出到出渣口，外转鼓与螺旋卸料器的差转速取决于差速器的传动比及其转速。二相密度不同的清液形成同心圆柱，较轻的液相（油）处于层，较重的液相（水）处于外层，分别通过轻重相出口排出。 原理图 转鼓 螺旋 固液分离的原理不难理解，关键是两个液相的分离，即油和水的分离。趁离心机噪声过大解体大修之际，将离心机部构造彻底了解清楚。这也就给我一个难得了解离心机部实际构造的一个机会。 螺旋大端端板相当于油水两相的相位转换器，它把螺旋部外圈的水转换到了圈，把在螺旋部位于圈的油转换到了外圈，油直接流到转鼓外侧，通过离心机下端的出油口排到油箱。 向心泵的出水原理： 水被排到大端盖外的泵腔中，如上图所示，泵腔即螺旋大端盖和大后盖的空腔，它在高速旋转，通过端盖上的筋板，相当于叶轮将水拨动旋转，旋转起的水带有压力进入向心泵。 离心机开动时，通过调节向心泵的手柄来调节进入向心泵的水量，如下图所示，旋转向心泵的入水口与水的转向角度，右下图所示进水量最大，左下图所示进水量最小。通过调节出水量，控制离心机水层的深度，将油层压缩到出油孔位置，以达到油和水的分离目的。 编号：2010-05-235 发放号：2010-05-235 XGC型旋转式固液分离机 安装、操作、维护 说 明 书 江苏一环集团有限公司 目录 一、概述 二、型号说明 三、设备结构及工作原理 四、规格及主要技术参数 五、安装与操作 六、注意事项及维护 一、概述： XGC型旋转式固液分离机是给排水预处理成套设备主要产品之一，该设备是目前最先进的一种可以连续自动清除液体中各种形状的杂物，以固液分离为目的的分离装置，广泛应用于城填及规划小区的雨、污水的预处理；自来水厂、电厂、钢厂等地表取水口飘浮物的去除；屠宰、医药、造纸、化纤、纺织、印染等工业废水的杂物分离。二、 设备宽度（mm） 旋转式固液分离机 三、设备结构及工作原理： XGC型旋转式固液分离机主要由机架、动力传动装置、耙齿及传动链等组成。 由尼龙或不锈钢制成的特殊形耙齿，按一定次序装配在耙齿轴上，形成封闭式耙齿链，其下部安装在进水渠中，在传动系统的带动下，整个耙齿链（迎水工作面）便自下而上运动，并携带固体杂物从液体中分离出来，液体则从耙齿的栅隙中流过，整个工作过程连续进行。 由于耙齿结构设计合理，使耙齿链携带杂物到达上端反向运动时，前后相连的两排耙齿之间产生相对自清理运动，促使杂物依靠重力脱落；同时设备后部设置一对与耙齿链运动方向相反的胶板刷，以保证每排耙齿运动到该位置时都能得到彻底的刷净。 四、规格及主要技术参数： 型号XGC-800 格栅宽度（mm）800 渠宽（mm）1500 渠深（mm）5000 栅隙（mm） 5 格栅倾角（°）70 电机功率(Kw) 1.1 五、安装与操作（详见出厂图） 1．旋转式固液分离机安装时参照DL/T5018-94《水利水电工程钢闸门制造安装及验收》中拦污栅制造和安装及CJ/T3048-1995《平面格栅除污机》中有关规定进行,首先检查基础螺栓开档尺寸是否与机座孔尺寸相符，核对沟渠宽度、深度是否符合设计图纸要求，待核对正确后，方可将设备吊装于基础中去。 2．设备在安装时应注意平面位置偏差不得超过20mm，标高偏差不大于30mm。水平度小于1/1000mm，调整位置正确后将支架与预埋钢板焊牢并拧紧固定螺栓。 一、填空题 1．某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u 1,在空气中为u 2，则u 1 u 2；若在热空气中的沉降速度为u 3，冷空气中为u 4，则u 3 u 4。(＞，＜，＝) 答：μρρ18) (2-= s t g d u ，因为水的粘度大于空气的粘度，所以21u u < 热空气的粘度大于冷空气的粘度，所以43u u < 2．用降尘室除去烟气中的尘粒，因某种原因使进入降尘室的烟气温度上升，若气体质量流量不变，含尘情况不变，降尘室出口气体含尘量将 （上升、下降、不变），导致此变化的原因是1） ；2） 。 答：上升， 原因：粘度上升，尘降速度下降； 体积流量上升，停留时间减少。 3．含尘气体在降尘室中除尘，当气体压强增加，而气体温度、质量流量均不变时，颗粒的沉降速度 ，气体的体积流量 ，气体停留时间 ，可100%除去的最小粒径min d 。（增大、减小、不变） 答：减小、减小、增大，减小。 ρξρρ3)(4-= s t dg u ，压强增加，气体的密度增大，故沉降速度减小， 压强增加， p nRT V = ，所以气体的体积流量减小， 气体的停留时间 A V L u L t s /= = ，气体体积流量减小，故停留时间变大。 最小粒径在斯托克斯区 )(18min ρρμ-= s t g u d ，沉降速度下降，故最小粒径减小。 4．一般而言，同一含尘气以同样气速进入短粗型旋风分离器时压降为P 1，总效率为1η，通过细长型旋风分离器时压降为P 2，总效率为2η，则：P 1 P 2， 1η 2η。 答：小于，小于 5．某板框过滤机恒压操作过滤某悬浮液，滤框充满滤饼所需过滤时间为τ，试推算下列情况下的过滤时间τ'为原来过滤时间τ的倍数： 1）0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 2）5.0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 3）1=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 1）0. 5；2）0.707；3）1 s p -?∝1)/(1τ，可得上述结果。 6．某旋风分离器的分离因数k=100，旋转半径R=0.3m ，则切向速度u t = m/s 。 答：17.1m/s 7．对板框式过滤机，洗涤面积W A 和过滤面积A 的定量关系为 ，洗水走过的 距离w L 和滤液在过滤终了时走过的距离L 的定量关系为 ，洗涤速率（W d dV )θ和终了时的过滤速率E d dV )( θ的定量关系为 。 答案： A A w 21= ；L L w 2=; (W d dV )θ=E d dV )(41θ 8．转筒真空过滤机，转速越大，则生产能力就越 ，每转一周所获得的滤 萃取是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作，利用相似相溶原理，萃取有两种方式： 液-液萃取，用选定的溶剂分离液体混合物中某种组分，溶剂必须与被萃取的混合物液体不相溶，具有选择性的溶解能力，而且必须有好的热稳定性和化学稳定性，并有小的毒性和腐蚀性。如用苯分离煤焦油中的酚；用有机溶剂分离石油馏分中的烯烃；用CCl4萃取水中的Br2. 固-液萃取，也叫浸取，用溶剂分离固体混合物中的组分，如用水浸取甜菜中的糖类；用酒精浸取黄豆中的豆油以提高油产量；用水从中药中浸取有效成分以制取流浸膏叫“渗沥”或“浸沥”。 虽然萃取经常被用在化学试验中，但它的操作过程并不造成被萃取物质化学成分的改变（或说化学反应），所以萃取操作是一个物理过程。 萃取是有机化学实验室中用来提纯和纯化化合物的手段之一。通过萃取，能从固体或液体混合物中提取出所需要的化合物。 用溶剂从液体混合物中提取其中某种组分的操作称为液/液萃取。萃取是利用溶液中各组分在所选用的溶剂中溶解度的差异，使溶质进行液液传质，以达到分离均相液体混合物的操作。萃取操作全过程可包括： 1．原料液与萃取剂充分混合接触，完成溶质传质过程； 2．萃取相和萃余相的分离过程； 3．从萃取相和萃余相中回收萃取剂的过程。通常用蒸馏方法回收。 现以提取含有A、B两组分的混合液中的A组分为例说明萃取操作过程。选用一种适宜的溶剂S，这种溶剂对欲提取的组分A应有显著的溶解能力，而对其它组分B应是完全不溶或部分互溶（互溶度越小越好）。所选用的溶剂S称为萃取剂。待分离的混合液（含A+B）称为原料液，其中被提取的组分A称为溶质，另一组分B（原溶剂）称为稀释剂。 萃取过程的三个步骤：（1）首先将原料液（A+B）与适量的萃取剂S在混合器中充分混合。由于B与S不互溶，混合器中存在S与（A+B）两个液相。进行搅拌，造成很大的相界面，使两相充分接触，溶质A由原料液（稀释剂B）中经过相界面向萃取剂S中扩散。这样A 的浓度在原料液相中逐渐降低，在液相S中逐渐增高。经过一定时间后，两相中A的浓度不再随时间的增长而改变，称为萃取平衡。（2）在充分传质后，由于两液相有密度差，静置或通过离心作用会产生分层，以此达到分离的目的。以萃取剂S为主，并溶有较多溶质A 的一相称为萃取相，以E表示；以稀释剂B为主并含有少量未扩散的溶质A的一相称为萃余相，以R表示。（3）通常用蒸馏的方法回收S。脱除S后的萃取相称为萃取液；脱除S 后的萃余相称为萃余液。 选用的萃取剂的原则： 化工原理非均相分离 第3章非均相物系的分离和固体流态化 3．1 概述 本章介绍利用流体力学原理(颗粒与流体之间相对运动)实现非均相物系的分离流态化及固体颗粒的气力输送等工业过程。 1．混合物的分类 自然界的大多数物质是混合物。若物系内部各处组成均匀且不存在相界面，则称为均相混合物或均相物系，溶液及混合气体都是均相混合物。由具有不同物理性质(如密度差别)的分散物质和连续介质所组成的物系称为非均相混合物或非均相物系。在非均相物系中，处于分散状态的物质，如分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡，称为分散物质或分散相；包围分散物质且处于连续状态的物质称为分散介质或连续相。根据连续相的状态，非均相物系分为两种类型： ①气态非均相物系，如含尘气体、含雾气体等； ②液态非均相物系，如悬浮液、乳浊液及泡沫液等。 2．非均相混合物的分离方法 由于非均相物系中分散相和连续相具有不同的物理性质，故工业上一般都采用机械方法将两相进行分离。要实现这种分离，必须使分散相与连续相之间发生相对运动。根据两相运动方式的不同，机械分离可按下面两种操作方式进行。 ①颗粒相对于流体(静止或运动)运动而实现悬浮物系分离的过程称为沉降分离。实现沉降操作的作用力可以是重力，也可以是惯性离心力，因此，沉降过程有重力沉降与离心沉降之分。 ②流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过程称为过滤。实现过滤操作的外力可以是重力、压强差或惯性离心力。因此，过滤操作又可分为重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。 气态非均相混合物的分离，工业上主要采用重力沉降和离心沉降方法。在某些场合，根据颗粒的粒径和分离程度要求，也可采用惯性分离器、袋滤器、静电除尘器或湿法除尘设备 等，如表3—1所示。 ┘ 此外，还可采用其他措施．预先增大微细粒子的有效尺寸而后加以机械分离。例如，使含尘或含雾气体与过饱和蒸汽接触，发生以粒子为核心的冷凝；又如，将气体引入超声场内，使细粒碰撞并凝聚。这样，可使微细颗粒附聚成较大颗粒，然后在旋风分离器中除去。 对于液态非均相物系，根据工艺过程要求可采用不同的分离操作。若要求悬浮液在一定程度上增浓，可采用重力增稠器或离心沉降设备；若要求固液较彻底地分离，则要通过过滤操作达到目的；乳浊液的分离可在离心分离机中进行。 3．非均相混合物分离的目的 (1)收集分散物质例如收取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带有的固体颗粒，这些悬浮的颗粒作为产品必须回收；又如回收从催化反应器出来的气体中夹带的催化剂颗粒以循环使用。 (2)净化分散介质某些催化反应，原料气中夹带有杂质会影响触媒的效能，必须在气体进反应器之前清除催化反应原料气中的杂质，以保证触媒的活性。 旋风分离器的作用 旋风分离器设备的主要功能是尽可能除去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴，达到气固液分离，以保证管道及设备的正常运行。 工作原理 净化天然气通过设备入口进入设备内旋风分离区，当含杂质气体沿轴向进入旋风分离管后，气流受导向叶片的导流作用而产生强烈旋转，气流沿筒体呈螺旋形向下进入旋风筒体，密度大的液滴和尘粒在离心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流出旋风管排尘口至设备底部储液区，从设备底部的出液口流出。旋转的气流在筒体内收缩向中心流动，向上形成二次涡流经导气管流至净化天然气室，再经设备顶部出口流出。 性能指标 分离精度旋风分离器的分离效果：在设计压力和气量条件下，均可除去≥10μm的固体颗粒。在工况点，分离效率为99%，在工况点±15%范围内，分离效率为97%。压力降正常工作条件下，单台旋风分离器在工况点压降不大于0.05MPa。设计使用寿命旋风分离器的设计使用寿命不少于20年。 结构设计 旋风分离器采用立式圆筒结构，内部沿轴向分为集液区、旋风分离区、净化室区等。内装旋风子构件，按圆周方向均匀排布亦通过上下管板固定；设备采用裙座支撑，封头采用耐高压椭圆型封头。设备管口提供配对的法兰、螺栓、垫片等。通常，气体入口设计分三种形式：a) 上部进气b) 中部进气c) 下部进气对于湿气来说，我们常采用下部进气方案，因为下部进气可以利用设备下部空间，对直径大于300μm或500μm 的液滴进行预分离以减轻旋风部分的负荷。而对于干气常采用中部进气或上部进气。上部进气配气均匀，但设备直径和设备高度都将增大，投资较高；而中部进气可以降低设备高度和降低造价。 应用范围及特点 《化工原理》第三章“机械分离”复习题 一、填空题 1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散相是指______；分散介质是指__________。 ***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体 2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 ***答案*** 重力、阻力、浮力；代数和为零；沉降速度 3.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在_________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 ***答案*** 重；离心；沉积 4.（3分）气体的净制按操作原理可分为________，_______，______.旋风分离器属_____________ 。***答案*** 重力沉降、离心沉降、过滤；离心沉降。 5.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 ***答案*** 液体或气体中固体微粒 6.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是__________________ __________________。 ***答案*** 在滤饼中形成骨架，使滤渣疏松，孔隙率加大，滤液得以畅流 7.（2分）过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质，即其_________；另一方面是滤渣层本身的性质，即_______ 。***答案*** μ；γL 8.（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm，若该机有10块框，其过滤面积约为_______________ m2。***答案*** 13.12。 9.（3分）转鼓真空过滤机，转鼓每旋转一周，过滤面积，的任一部分都顺次经历___________________________________等五个阶段。 ***答案*** 过滤、吸干、洗涤、吹松、卸渣 10.（3分）离心分离因数是指_________________________________。为了提高离心机的分离效率，通常使离心机的___________增高，而将它的________减少。 ***答案***物料在离心力场中所受的离心力与重力之比; 转速；直径适当。 二、选择题 1.（2分）欲提高降尘宝的生产能力，主要的措施是（）。***答案*** C A. 提高降尘宝的高度； B. 延长沉降时间； C. 增大沉降面积 2.（2分）为使离心机有较大的分离因数和保证转鼓有关足够的机械强度，应采用（）的转鼓。***答案*** B A. 高转速、大直径； B. 高转速、小直径； C. 低转速、大直径； D. 低转速，小直径； 3.（2分）旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的（）粒径。*答案* A A. 最小； B. 最大； C. 平均； 4.（2分）要使微粒从气流中除去的条件，必须使微粒在降尘室内的停留时间（）微粒的沉降时间。*** A. ≥； B. ≤； C. ＜； D. ＞答案*** A 5.（2分）板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时，若洗涤压差等于最终过滤压差，洗涤液粘度等于滤液粘度，则其洗涤速率为过滤终了速率的（）倍。***答案*** C A. 1； B. 0.5； C. 0.25 三、问答题 1.（8分）为什么旋风分离器的直径D不宜太大？当处理的含尘气体量大时，采用旋风分高器除尘，要达到工业要求的分离效果，应采取什么措施？ 答案旋风分离器的临界直径d=(9μB/πN u0ρ)0.5，可见D↑时，B也↑（B=D/4），此时d也↑，则分离效率 非均相分离 （1）重力沉降 滞流区的沉降公式、降尘室的沉降条件、在降尘室中设置水平隔板（例3－3）、流型校核、降尘室的生产能力 （2）离心沉降 旋风分离器的压强降、旋风分离器的临界粒径、沉降流型校核（离心沉降速度、层流）、多个旋风分离器的并联（例3－5） 旋风分离器的操作原理 三、简答题（10分） 含尘气体通过降尘室后，固体颗粒浓度降低。若其它条件不变，且颗粒沉降处在层流区，试分析气体的温度升高时出口气体的含尘量如何变化 颗粒在层流区的沉降速度计算式为μ ρρ18)(2g d u s t -= 而气体的黏度随温度的升高而增大，所以t u 会减小。 （5分） 含尘气体通过沉降室，颗粒得到分离的必需条件为 t u H u l ≥ 对于临界最小沉降速度，由于气体黏度的增大，最小捕集颗粒直径增大，使得出口气体的含尘量增大（5分） 2． 临界粒径 3、分析颗粒的自由沉降过程 3、（10分）一种测定粘度的仪器由一钢球及玻璃筒组成。测试时筒内充被测液体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为6mm ，下落距离为20cm ，测试一种糖浆时记下的时间间隔为秒，此糖浆的密度为1300 kg/m 3，钢球的密度为7900 kg/m 3，求此糖浆的粘度。 七、计算题（10分）拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室的宽和长分别为2m 和6m ,气体处理量为1标m 3/s ，炉气温度为427℃，相应的密度ρ=0.5kg/m 3，粘度μ=×，固体密度ρS =400kg/m 3操作条件下，规定气体速度不大于0.5m/s ，试求： 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。 七、（10分） 解：1）降尘室的总高度H 说明分离过程与分离工程的区别? 答:分离过程:是生产过程中将混合物转变组成不同的两种或多种相对纯净的物质的操作;分离工程:是研究化工及其它相关过程中物质的分离和纯化方法的一门技术科学,研究分离过程中分离设备的共性规律，是化学工程学科的重要组成部分。 实际分离因子与固有分离因子的主要不同点是什么? 答:前者是根据实际产品组成而计算，后者是根据平衡组成而计算。两者之间的差别用级效率来表示。错误:固有分离因子与分离操作过程无关 怎样用分离因子判断分离过程进行的难易程度? 答:分离因子的大小与1相差越远，越容易分离;反之越难分离。 按所依据的物理化学原理不同，传质分离过程可分为哪两类? 答:平衡分离过程:采用平衡级(理论板)作为处理手段，利用两相平衡组成不相等的原理，即达到相平衡时,原料中各组分在两个相中的不同分配，并将其它影响参数均归纳于级效率之中，如蒸发、结晶、精馏和萃取过程等。大多数扩散分离过程是不互溶的两相趋于平衡的过程。速率分离过程:通过某种介质，在压力、温度、组成、电势或其它梯度所造成的强制力的推动下，依靠传递速率的差别来操作，而把其它影响参数都归纳于阻力之中。如超滤、反渗透和电渗析等。通常,速率控制过程所得到的产品，如果令其互相混合，就会完全互溶。 分离过程常借助分离剂将均相混合物变成两相系统，举例说明分离剂的类型。 答:分离过程的原料可以是一股或几股物料，至少必须有两股不同组成的产品，这是由分离过程的基本性质决定的。分离作用是由于加入(媒介)而引起的，分离剂可以是能量(ESA)或物质(MSA),分离剂有时也可两种同时应用。例如，要把糖水分为纯净的糖和水需要供给热量，使水分蒸发，水蒸气冷凝为纯水,糖在变浓的溶液中结晶成纯糖。或供给?令量，使纯水凝固出来，然后在较高剃温度下使其隔出化;这里所加入的分离剂为ESA。也可将糖水加压，通过特殊的固体膜将水与糖分离。这里所加入的分NEW口e录制小视频离剂为MSA。此外，ESA还可以是输入或输出的功，以驱动泵、压缩机;在吸收、萃取、吸附、离子交换、液膜固膜分离中，均须加入相应的MSA。 简介 耐克斯固液分离器依据离心分离原理，用于分离液体中可沉淀固体物。独特的 内部加速运动产生高速旋转的涡流，进而高效率地分离出液体中的固体杂质。 耐克斯以先进的设计和独特的性能著称，综合指标均超出同类过滤设备。 耐克斯可分离出3μm至9mm比重大于液体的固体颗料。在非循环系统中， 对74μm 等级的固体物,能达到98%以上的分离效果；在循环系统中，对40μm 等级的固体物，也可达到98%的分离效果。 耐克斯JPL(JPX)系列单机处理能力为1~2,895m3/hr，能处理悬浮物含量高达 25,000mg/1 的污水,可满足各种恶劣环境下的水处理要求。 优缺点 分离器没有可活动元件，在运行过程中无备件更换，不需维修。一劳永逸，同时无需反冲冼，可以做到免维护运行。 耐克斯有先进的排污及污物最终处理方式，排出污物的含水率小于80%，并能实现零液体损失排放。 可以并联使用，也可串联使用，能满足不同的水质要求和流量。 占地面积小，可取代沉淀池及其他环节的水处理设备，解决场地受限制等问题，安装方式有立式、斜式两种。 应用范围 ◆原水处理地表河水、海水、湖水、水库水、地下水。 ◆市政设施给水处理、污水处理。 ◆钢铁企业炼铁、焦化、炼钢、轧钢等生产过程中循环冷却水处理、喷嘴及结晶器保护等。 ◆矿山水循环利用、矿物回收、泵体保护。 ◆机械加工冷却剂、清洗剂循环再用。 ◆化工生产预过滤、循环剂循环再用。 ◆石油工业油井注水、近海平台、工艺循环水。 ◆造纸厂原水、黑液、工艺循环水。 ◆空调冷却系统减少系统结垢，提高热效率；减少化学药剂用量。 ◆洗车系统水循环利用。 ◆其它应用农业灌溉、电力系统、食品加工、园林绿化。 主要参数 1、流量范围：1-2,895m3/hr 2、能处理最大悬浮物含量：25,000mg/L 3、最大工作压力：10.3bar（可选择最大工作压力到16bar） 4、压力损失：0.2-0.8bar 5、进口压力要求：不小于分离器压力损失加上1bar，再加上出口所需压力。 6、能处理的最大颗粒粒径：JPX-0016及更小流量型为6mm；其它型号为9mm。 7、材质：标准材质为碳钢，还可选用不锈钢、铜镍合金等其它材质。 第一章流体流动 质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程 却要大得多。 连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。 拉格朗日法选定一个流体质点,对其跟踪观察，描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。 欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。定态流动流场中各点流体的速度u 、压强p不随时间而变化。 轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。控制体是采用欧拉法考察流体的。 理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。通常液体的粘度随温度增 加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主。 总势能流体的压强能与位能之和。 可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。 伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。 动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。 均匀分布同一横截面上流体速度相同。 均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上 的流体没有加速度, 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。 层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。 稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反应。定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。 边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。 边界层分离现象在逆压强梯度下，因外层流体的动量来不及传给边界层，而形成边界层脱体的现象。 雷诺数的物理意义雷诺数是惯性力与粘性力之比。 量纲分析实验研究方法的主要步骤: ①经初步实验列出影响过程的主要因素； ②无量纲化减少变量数并规划实验； ③通过实验数据回归确定参数及变量适用范围，确定函数形式。 摩擦系数 层流区,λ与Re成反比，λ与相对粗糙度无关； 一般湍流区，λ随Re增加而递减，同时λ随相对粗糙度增大而增大； 充分湍流区，λ与Re无关,λ随相对粗糙度增大而增大。 完全湍流粗糙管当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻 力损失的影响时，称为水力光滑管。Re很大，λ与Re无关的区域，称为完全湍流粗糙管。同一根实际管子在不同的Re下，既可以是水力光滑管，又可以是完全湍流粗糙管。 局部阻力当量长度把局部阻力损失看作相当于某个长度的直管，该长度即为局部阻力当量长度。 毕托管特点毕托管测量的是流速，通过换算才能获得流量。 驻点压强在驻点处，动能转化成压强(称为动压强)，所以驻点压强是静压强与动压强之和。 孔板流量计的特点恒截面，变压差。结构简单，使用方便，阻力损失较大。转子流量计的特点恒流速，恒压差，变截面。 非牛顿流体的特性 塑性：只有当施加的剪应力大于屈服应力之后流体才开始流动。 直观演示7大萃取设备的结构和原理 萃取（Extraction）是分离液体混合物的一种单元操作，依据液体混合物中各组分在溶剂中溶解度的差异分离液体混合物，俗称抽提。 萃取设备 ——离心萃取机—— ——混合·沉降萃取器—— ——脉冲筛板萃取塔—— ——筛板萃取塔—— ——填料萃取塔—— ——往复筛板萃取塔—— ——转盘筛板萃取塔—— 萃取设备简介 萃取设备又称萃取器，其作用是实现两液相之间的质量传递。对萃取设备的基本要求是使萃取系统的两液相之间能够充分混合、紧密接触并伴有较高程度的湍动；同时使传质后的萃取相与萃余相能够较完善的分开。萃取设备的种类很多，按两相接触方式，可分为逐级接触式和连续接触式；按形成分散相的动力，可分为无外加能量与有外加能量两类，前者只依靠液体送入设备时的压力和两相密度差在重力作用下使液体分散，后者则依靠外加能量用不同的方式使液体分散；此外，根据两相逆流的动力不同，可分为重力作用和离心力作用两类。 常用的萃取塔型 ①转盘塔 在工作段中,等距离安装一组环板,把工作段分隔成一系列小室，每室中心有一旋转的圆盘作为搅拌器。这些圆盘安装在位于塔中心的主轴上，由塔外的机械装置带动旋转。转盘塔结构简单，处理能力大，有相当高的分离效能，广泛应用于石油炼制工业和石油化工中。 ②脉动塔 在工作段中装置成组筛板(无溢流管的)或填料。由脉动装置产生的脉动液流，通过管道引入塔底，使全塔液体作往复脉动。脉动液流在筛板或填料间作高速相对运动产生涡流，促使液滴细碎和均布。脉动塔能达到更高的分离效能，但处理量较小，常用于核燃料及稀有元素工厂。 ③振动板塔 将筛板连成串，由装于塔顶上方的机械装置带动，在垂直方向作往复运动，借此搅动液流，起着类似于脉动塔中的搅拌作用。 萃取塔设计主要是确定塔的直径和工作段高度。先从液体流量除以操作速度，得出塔截面，算出塔径。然后根据塔的特性以及物系性 化工原理课程设计 课题名称乙醇-水分离过程筛板精馏塔设计 院系可再生能源学院 班级应用化学0901班 学号 1091100128 学生姓名蔡文震 指导老师覃吴 设计周数 1 目录 一、化工原理课程设计任务书 (4) 1.1设计题目 (4) 1.2原始数据及条件： (4) 二、塔板工艺设计 (4) 2.1精馏塔全塔物料衡算 (4) 2.2乙醇和水的物性参数计算 (5) 2.2.1 温度 (5) 2.2.2 密度 (6) 2.2.3相对挥发度 (9) 2.2.4混合物的黏度 (9) 2.2.5混合液体的表面张力 (9) 2.3塔板的计算 (10) 2.3.1 q、精馏段、提留段方程计算 (10) 2.3.2理论塔板计算 (12) 2.3.3实际塔板计算 (12) 2.4操作压力的计算 (13) 三、塔体的工艺尺寸计算 (13) 3.1塔径的初步计算 (13) 3.1.1气液相体积流量计算 (13) 3.1.2塔径计算 (13) 3.2塔体有效高度的计算 (15) 3.3精馏塔的塔高计算 (16) 3.4溢流装置 (16) 3.4.1堰长 (16) 3.4.2溢流堰高度 (16) 3.4.3弓形降液管宽度和截面积 (17) 3.5塔板布置 (17) 3.5.1塔板的分块 (17) 3.5.2边缘区宽度的确定 (18) 3.5.3开孔区面积计算 (18) 3.5.4筛孔计算及其排列 (18) 四、筛板的流体力学验算 (19) 4.1塔板压降 (19) 4.1.1干板阻力 (19) 4.1.2气体通过液层的阻力 (19) 4.1.3液体表面张力的阻力（很小可以忽略不计） (20) 4.1.4气体通过每层板的压降 (20) 4.2液沫夹带 (20) 4.3漏液 (21) 4.4液泛 (21) 五、塔板负荷性能图 (22) 粪便固液分离机介绍 粪便分离机让养殖粪便变废为宝，我公司以中国高科技产品产业化为目标发展制造高新环保设备。 粪便分离机处理性和先进性表现为： 1、处理能力强。设计为振动分离方式，固液分离速度快，处理能力大。可以根据各养殖场的污液含渣量条件、用水条件等不同，根据使用环境及用户上网不同需求选择筛网间隙，当选择0.8mm）的筛网时，分离污水中的悬浮物，去渣超过85%。 2、耐腐蚀。在振动筛及其支撑柱的设计与选材方面具有独到之处，适应了腐蚀性强、湿度大的恶劣环境使用，而且使用噪音小。 3、二次分离。采用螺旋送渣挤压系统，对分离出的粪渣进行二次挤压作用，减少粪渣含水量，并且在出渣前设有挤压污水排放口，可以保证分离出的粪渣含水率低于60%，同时根据用户养殖清污模式，干湿可调。使粪渣的包装、运输、使用过程中不产生渗漏污水，无二次环境污染，性能优于国内外其他同类产品；粪渣出口处的粪渣含水率调节架，可以调节粪渣的含水率，使粪渣达到最佳的发酵 湿度。 4、自动清洗。设计自动清理系统，解决了停机后粪渣堵塞筛网及设备内部污渣冲洗的问题，确保机器正常连续运行。 5、所占空间小。整体外壳使用不锈钢板，造型简洁、美观，设备占地少，工作环境整洁。 6、效率高。总装机容量仅为3.2kw，设备自动化程度高，耗费人工少，只需一 人即可完成粪渣的分离与收集任务，与同类产品相比，能大大降低粪便污液固液分离处理的日常成本。 7、便于维护。整体耗材少,外形尺寸:高：1.53米、长：1.6米、宽：1.22米。整机重量在450Kg以内，不但降低制造成本，还便于包装、使用与维护。 8.分离率高。经分离的固体粪渣含水量小于60%，对污水悬浮物、有机物的去除率大于90%，其综合技术性能达到畜禽粪便固液分离国内同类产品的领先水平。 畜牧粪便固液分离机是规模化集中养殖场必配的环保循环经济设备，机型设计机构科学，运行效率高，还广泛做为鸡、牛、马、鸭及各类集约化养殖场对动物粪便、酒糟、药渣、豆渣、啤酒糟、木薯渣、果渣淀粉渣、酱渣、屠宰厂等高浓度有机污水的渣液分离。大型沼气工程配套使用，对其沼气液渣进行固液分离。山东猪八戒养殖设备为养殖客户提供称心如意的好设备。 其 他 传 质 分 离 的 方 法 学院:化学与化工学院 专业:化学工程与工艺 班级: 学号: 姓名: 结晶分离技术 结晶(沉淀分离技术是化工生产中从溶液中分离化学固体物质的一种单元操作,在湿法冶金过程占有十分重要地位。从湿法冶金溶液中以固体形式分离、回收有价组分常采用结晶、沉淀等操作过程,而又以反应结晶过程居多。 世界上有数百家铀水冶厂,用离子交换法或萃取法从庞大的矿石浸出液中浓集提取铀,得到了浓度较高的含铀的纯化溶液—合格淋洗液或反萃取液。从这种纯化 溶液中沉淀(结晶铀的浓缩物送纯化工厂进一步精炼,得到核能纯的铀产品。沉淀铀浓缩物的过程就是一个化 学结晶(沉淀过程。当向纯化溶液(硫酸铀酰、硝酸铀酰等中添加沉淀 剂:NaOH、NH 3H 2 O、 MgO 等的溶液时,立即沉淀(结晶出重铀酸盐浓缩物(131,黄饼等中间产品。铀由水溶液中转化成了固态形式,品位和纯度大大的提高,体积大大减少,给下一步工序的加工带来许多方便,生产设备、规模大大减少。 反应沉淀(结晶过程一般分为三个步骤:(1溶液形成过饱和溶液,(2晶核生成和晶粒生长,(3沉淀(结晶的生成和陈化。图1示出了结晶的三个步骤。 在一定的条件下,沉淀(结晶能否生成或生成的沉淀是否溶解,取决于该沉淀的溶度积。当沉淀剂加入溶液中时,mA n++nB m-=AmB n (固↓,形成的离子浓度的乘积Q=[A n+]m[B m-]n 大于沉淀物的溶度积(Ksp,即Q>Ksp时,形成了过饱和溶液, 离子通过互相碰撞形成微小的晶核——成核过程;晶核形成后溶液中的构晶离子向晶核表面扩散,并沉积在晶核上——晶核生长;晶核就逐渐长大成晶粒;晶粒进一步聚集、定向排列成晶体,如果来不及定向排列则成为非晶粒沉淀。 工业生产中一般情况下希望生成粗大的结晶产品,有利于下一步的固液分离操作。影响结晶的因素很多,如过饱和度、浓度、PH值、同离子效应、络合效应、搅拌强度、沉淀剂的加入速度,甚至两种溶液加入先后顺序都有影响。(完整版)化工原理概念汇总
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