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职业教育应用化工技术专业教学资源库《离子膜烧碱生

产操作》课程教学方案

淄博职业学院《离子膜烧碱生产操作》课程教学方案

教师：序号：

讨论提问法、任务教学法——理论+实训

P

自来水

压缩空气

固 体 泥去配水罐

来自凯膜过滤器

来自浮上澄清桶

V0111

洗泥池

P0112

泥浆泵

M0101

板框压滤机

V0122

压滤盐水罐

P0114

压滤盐水泵

图1-65盐泥压滤操作工艺流程示意图

沉降空气中的尘粒会受重力作用逐渐降落到地面，而从空气中分离出来，这种现象称为沉降。

重力沉降首先以简单的刚性球形颗粒的自由沉降为例，讨论沉降速度的计算、分析影响沉降的因素，简要介绍沉降设备的结构或操作原理。

⑴自由沉降与沉降速度(重点)

①沉降速度

图1-66 颗粒在静止介质中降落时所受的作用力

一个球形颗粒在介质中作重力沉降运动所受到的力为：

重力g

d

mg

F

s

g

ρ

π

3

6

=

=（1-65）

浮力g

d

g

V

F

s

b

ρ

π

ρ3

6

=

=（1-66）

阻力

2

2

u

A

F

d

ρ

ζ

=（1-67）根据牛顿第二定律有：

原盐 ma F F F b d g =-- （1-68）

可得 ()ζρ

ρρ34-=

s t gd u （m/s ） （1-69）

② 影响沉降速度的因素 a 颗粒的体积浓度

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。当颗粒浓度较高时，发生干扰沉降。

b 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），器壁效应可忽略，否则应加以考虑颗粒形状的影响

c 同一种固体物质，非球形的颗粒的形状及其投影面积A 均影响沉降速度。颗粒形状与球形的差异程度，可用它的球形度来表征。 ⑵ 重力沉降设备 ① 降尘室

通过重力沉降从气流中分离出尘粒的设备称为沉降室如图1-67所示。其工作原理为：含尘气体进入降尘室后，因流道截面积扩大而速度减慢，只要颗粒能够在气体通过的时间内降至室底，便可从气流中分离出来，如图1-68所示。

设颗粒沉降至室底所需时间为t θ，则

t

t u H

=

θ （1-73） 设气体通过降尘室的时间为θ，则

u

L

=

θ （1-74） 尘粒被分离出来的条件为

t θθ≥或t

u H u

L ≥

（1-75） 图1-67 降尘室

图1-68颗粒在降尘室内沉降情况

图1-70标准旋风分离器

气体在降尘室的水平通过速度为bH

V u S

=

（1-76） 可见，理论上降尘室的生产能力只与沉降面积bL 及颗粒的沉降速度t u 有关，而与降尘室高度无关。故降尘室应设计成扁平形，或在室内均匀设置多层水平隔板，构成多层降尘室，以提高降尘室的生产能力。

② 沉降槽

借助重力从悬浮液中分离出固体颗粒的设备称为沉降槽，可分为间歇式和连续式两种。

如图1-69为连续式沉降槽。

连续沉降槽适合处理量大，固相含量不高，颗粒较粗的悬浮液。 ⑶ 离心沉降过程(重点与难点)

离心分离设备可分为两类，一类是设备静止不动，悬浮物作旋转运动的离心沉降设备如旋液分离器和旋风分离器；另一类是设备本身旋转的离心分离设备，称为离心机。

① 离心分离速度 惯性离心力

R

u d F s c 2

3

6ρπ

=

（1-77）

浮力

3

2

6s u F d R

π

ρ=

（1-78）

阻力

2

4

2

2

r R u d

F ρπ

ζ

=

（1-79）

当此三力达平衡时，颗粒在径向上相对于流体的速度 ，即

图1-69连续式沉降槽

图1-71旋液分离器

02

4662

22323

=--r s

u d R u d R u d ρπζρπρπ

（1-80） 得离心沉降速度为

()R

u d u s r ζρρρ342

-=

（1-81）

离心力与重力或离心加速度与重力加速度之比称为分离因数，用c K 表示，即

gR

u u u K t r c 2

=

= (1-82) ② 离心分离设备 a 旋风分离器

可分离m ～μ755的非纤维、非粘性干燥粉尘，可用多种材料气-固非均相物系的分离一般在旋风分离器中进行。标准旋风分离器的结构型式如图1-70所示，主体的上部为圆筒形，下部为 圆锥形，中央有一升气管含尘气体由圆筒上部进气管切向进入，受器壁的约束而向下作螺旋运动，在惯性离心力的作用下颗粒被抛向器壁，与气流分离，再沿壁面落至锥底的排尘口。净化后的气体在中轴附近的下向上作螺旋运动，最后由顶部排气管排出。 b 旋液分离器

旋液分离器是一种利用离心力的作用分离悬浮液的设备，其结构如图1-71所示，设备主体是由圆筒和圆锥两部分构成。悬浮液从切向自入口管进入圆筒中部，并向下作螺旋运动，密度大的固体颗粒受惯性离心力较大，被迅速抛向器壁，并随螺旋液流降至锥底，由底部排出的含固体颗粒较多的浓稠液流称为底流；含固体颗粒较少的液体形成螺旋上升的内旋流，由上部中心溢流管排出，称为溢流。

c 碟片式高速离心机

⑷ 过滤过程(重点内容)

通过过滤操作可获得清净的液体或固相产品。与沉降分离相比，过滤操作可使悬浮液的分离更迅速更彻底。在某些场合下，过滤是沉降的后继操作。

过滤是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，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。

过滤操作采用的多孔物质称为过滤介质；所处理的悬浮液称为滤液；被截留的固体物质称为滤饼或滤渣；实现过滤操作的推动力可以是重力、压强差或惯性离心力。但在化工中应用最多的还是以压强差为推动力的过滤。