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39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
化工原理机械分离
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
化工原理机械分离
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
化工原理课件 3 机械分离和固体流态化-128页PPT资料
直径，可先令
Ret1 4(3s2ut3)g
查 Ret1 Ret 曲线图，可求直径 d ，即 d R et ut
39
40
2
1
4.沉降速度的计算
3)用量纲为1的数群K 值判别流型
K d 3 (s )g 2
K ≤2.62为斯托克斯定律区; 2.62< K <69.1为艾仑定律区; K ≥69.1为牛顿定律区。
30
1.沉降速度
沉降速度 u t
等速阶段中颗粒相对于流体的运动速度ut称
为沉降速度。由于这个速度是加速阶段终了时颗
粒相对于流体的速度，故又称为“终端速度”。
ut
4gd(s ) 3
31
2. 阻力系数
f(Rte, s)
Ret
dut ρ μ
Re t
32
2. 阻力系数
ut
41
2. 重力沉降设备
降尘室——气固体系 沉降槽——液固体系
42
1）降尘室
2.重力沉降设备
气流水平通 过降尘室速
度
动画
图3-4 降尘室示意图 (a)沉降室 (b)尘粒在沉降室内运动情况
沉降速 度
43
2.重力沉降设备
思考1：要使颗粒除去，必须满足什么条件？
位于降尘室最高点的颗粒沉降到室底所需的时间为
on定律区）
0.44 ut 1.74 gds （ 1000Rte2000） 0 33
3.
影响沉降速度的因素
ut
4ds g
3
1) 流体的粘度
滞流区 过渡区 湍流区
表面摩擦阻力 形体阻力
34
3.
影响沉降速度的因素
Ret1 4(3s2ut3)g
查 Ret1 Ret 曲线图，可求直径 d ，即 d R et ut
39
40
2
1
4.沉降速度的计算
3)用量纲为1的数群K 值判别流型
K d 3 (s )g 2
K ≤2.62为斯托克斯定律区; 2.62< K <69.1为艾仑定律区; K ≥69.1为牛顿定律区。
30
1.沉降速度
沉降速度 u t
等速阶段中颗粒相对于流体的运动速度ut称
为沉降速度。由于这个速度是加速阶段终了时颗
粒相对于流体的速度，故又称为“终端速度”。
ut
4gd(s ) 3
31
2. 阻力系数
f(Rte, s)
Ret
dut ρ μ
Re t
32
2. 阻力系数
ut
41
2. 重力沉降设备
降尘室——气固体系 沉降槽——液固体系
42
1）降尘室
2.重力沉降设备
气流水平通 过降尘室速
度
动画
图3-4 降尘室示意图 (a)沉降室 (b)尘粒在沉降室内运动情况
沉降速 度
43
2.重力沉降设备
思考1：要使颗粒除去，必须满足什么条件？
位于降尘室最高点的颗粒沉降到室底所需的时间为
on定律区）
0.44 ut 1.74 gds （ 1000Rte2000） 0 33
3.
影响沉降速度的因素
ut
4ds g
3
1) 流体的粘度
滞流区 过渡区 湍流区
表面摩擦阻力 形体阻力
34
3.
影响沉降速度的因素
华南理工大学化工原理课件 第三章 非均相机械分离
第二节
沉
降
二、离心沉降 在重力沉降中,当颗粒小时,沉降速率就小,需沉降设备就大,为 了提高其生产能力,工业上可使用离心沉降,因为离心力比重力大得多， 改用离心沉降则可大大提高沉降速度,设备尺寸也可缩小很多。 1.离心沉降速度和离心分离因数 1.1离心沉降速度:其推导方法和重力沉降速度相似，在离心沉 降设备中，当流体带着颗粒旋转时,如果颗粒的密度大于流体的密度, 则惯性离心力将会使颗粒在径向上与流体发生相对运动而飞离中心。 和颗粒在重力场中受到三个作用力相似，惯性离心力场中颗粒在径向 上也受到三个力的作用,即惯性离心力、向心力(相当于重力场中的浮 力,其方向为沿半径指向旋转中心)和阻力(与颗粒的运动方向相反,其 方向为沿半径指向中心)。如果球形颗粒的直径为dp、密度为 p ,流体 密度为 ,当颗粒与流体一起作等角速度 的圆周运动时，将受上述 合力的作用,使其由旋转中心向周边运动，在达到动态平衡时，经整 理其离心沉降速度为： （3-11） 4d p p 2
ut
u
又由于u=qv/A=qv/BH,故有H/ut≤BLH/qv，即有：
qv BLut
（3-10）
式（3-10）就是降尘室生产能力的计算公示。该式表明：降尘室生产能 力只与降尘室的底面积及颗粒的沉降速度有关，而与降尘室高度H无关。所 以降尘室一般采用扁平的几何形状，或在室内添加多层隔板,形成多层降尘 室如图3-4所示,以提高其生产能力和除尘效率。 降尘室结构简单，但设备庞大、效率低，只适用于分离粗颗粒（一般指 直径75μ m以上的颗粒），或作为预分离设备。
第二节
沉
降
联立（3-1）、（3-2）、（3-3）和（3-4）整理得
4 gd p ( p ) ut 3
第三章机械分离和固体流态化《化工原理》课件
5
非均相物系的分离方法
1、气-固体系
旋风分离器 ：含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气 管之间，形成旋转向下的外旋气流。悬浮于外旋流的粉 尘在离心力的作用下移向器壁，并随外旋流旋转到除尘 器底部，由排尘孔排出。净化后的气体形成上升的内旋 流并经过排气管排出。
应用范围及特点 旋风除尘器适用于净化大于5～10微米 的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构简单、操 作方便、耐高温、设备费用和阻力较低（80～160毫米水 柱）的装置。 旋风除尘器广泛应用于空气净化、烟道除 尘、细小颗粒回收等领域。 例如，火力发电厂的锅炉烟 道上就装有这种装置，它有效的降低了排出的烟尘，否 则，早晨起来时，电厂附近的马路上会铺满D
u02
2
d 2
4
浮力Fb
mg 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 cF 力 bF D0
mg1s
u02
2
d2
4
0
质m 量力或 gFm c ra
颗粒在流体中沉降时受力
频率分布曲线
9
二、颗粒群的特性
平均直径
长度平均直径
d L m n 1 d 1n 1 n 2 d n 2 2 n n 3 3 d 3 n k n k d ki k 1n id i
k
n i
i 1
表面积平均直径 ----每个颗粒平均表面积等于全部颗粒的表面积之
21
增稠器（沉降槽）
用于分离出液-固混合物
加料
结构：请点击观看动画
与降尘室一样， 水平 沉降槽的生产能 力是由截面积来 挡板
保证的，与其高
非均相物系的分离方法
1、气-固体系
旋风分离器 ：含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气 管之间，形成旋转向下的外旋气流。悬浮于外旋流的粉 尘在离心力的作用下移向器壁，并随外旋流旋转到除尘 器底部，由排尘孔排出。净化后的气体形成上升的内旋 流并经过排气管排出。
应用范围及特点 旋风除尘器适用于净化大于5～10微米 的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构简单、操 作方便、耐高温、设备费用和阻力较低（80～160毫米水 柱）的装置。 旋风除尘器广泛应用于空气净化、烟道除 尘、细小颗粒回收等领域。 例如，火力发电厂的锅炉烟 道上就装有这种装置，它有效的降低了排出的烟尘，否 则，早晨起来时，电厂附近的马路上会铺满D
u02
2
d 2
4
浮力Fb
mg 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 cF 力 bF D0
mg1s
u02
2
d2
4
0
质m 量力或 gFm c ra
颗粒在流体中沉降时受力
频率分布曲线
9
二、颗粒群的特性
平均直径
长度平均直径
d L m n 1 d 1n 1 n 2 d n 2 2 n n 3 3 d 3 n k n k d ki k 1n id i
k
n i
i 1
表面积平均直径 ----每个颗粒平均表面积等于全部颗粒的表面积之
21
增稠器（沉降槽）
用于分离出液-固混合物
加料
结构：请点击观看动画
与降尘室一样， 水平 沉降槽的生产能 力是由截面积来 挡板
保证的，与其高
化工原理机械分离沉降分离PPT课件
4．非球形颗粒处理办法
①颗粒非球形时，曳力系数还受颗粒形状影响。
②技术上采用球形度表示颗粒形状
与该颗粒等体积球的表 面积
s
颗粒表面积
③非球形颗粒的雷诺数采用当量直径de计算：
3 6V
de
3.1.2 重力沉降分离设备
1．降尘室
（1）工作原理 气体入室减速 颗粒的沉降运动&随气体运动 沉降运动时间<气体停留时间分离 说明 ① d，容易除去 ②气量V，容易除去
（2）能(100%)被除去的最小颗粒直径 100%去除——室顶到室底
所需沉降时间=H/ut
在室内停留时间=L/u
分离满足的条件： H L
ut u
分离所需最低沉降速度ut
Hu L
HBu LB
Vs At
最低沉降速度~能被分离的最小颗径
ut
gdm2 in s 18
Vs At
dmin
18 Vs
ur
d 2 sui2 18rm
假设(2)沉降时间
B ur
18rm B d 2 sui2
气芯前圈数 = N
运行距离 2rm N
有效停留时间 2rm N
ui
某一粒径能(100%)被分离出的条件
其穿越B所需时间<停留时间
B ur
18rm B d 2 sui2
2rm N
ui
9B d Nui s dc
④ Ret>2105 阻力系数骤然下降 层流边界层湍流边界层 分离点后移，尾流区收缩，形体阻力突然下降
Ret (3 ~ 10) 105 近似取=0.1
颗粒沉降所处区域判断方法
u 4d s g
3
Ret
南京理工化工原理课件3 --机械分离和固体流态化
1．间歇过滤机的生产能力
操作周期为 T=θ +θ
θ
W+θ D
θ ——一个操作循环内的过滤时间，s；
W——一个操作循环内的洗涤时间，s；
θ D——一个操作循环辅助操作所需时间，s。
则生产能力
3600V 3600V Q T W D
V——一个操作循环内所获得的滤液体积，m3
二、连续过滤机的生产能力
阻力：
6
1 2 Fd Ap u 2
根据牛顿第二运动定律：
Fg Fb Fd ma
u 2 3 d s g d g d d s a 6 6 4 2 6
3 3 2
加速阶段：开始沉降瞬间，u=0，因而Fd=0，加速度a等 速阶段：u=ut时,阻力、浮力与重力三者的代数和为零， 加速度a=0。 ut——“沉降速度”，又叫“终端速度”。由于工业上沉 降操作所处理的颗粒往往甚小，阻力随速度增长甚快， 可在短时间内就达到等速运动，所以加速阶段常常可以 忽略不计。
对于不可压缩滤饼
dq p uR 常数 d r q qe
p ruR 2 ruR qe
压强差随过滤时间成直线增高。
3．先恒速后恒压 恒压阶段 ：
dV KA2 d 2 V Ve
KA2 d V Ve dV 2
令VR、θ R分别代表升压阶段终了瞬间的滤液体积 及过滤时间，则上式的积分形式为
dV Ad p V Ve r A
可压缩滤饼的情况比较复杂，它的比阻是两侧压强 差的函数。考虑到滤饼的压缩性，通常可借用下面的 经验公式来粗略估算压强差增大时比阻的变化
r=r'（Δ p）s
操作周期为 T=θ +θ
θ
W+θ D
θ ——一个操作循环内的过滤时间，s；
W——一个操作循环内的洗涤时间，s；
θ D——一个操作循环辅助操作所需时间，s。
则生产能力
3600V 3600V Q T W D
V——一个操作循环内所获得的滤液体积，m3
二、连续过滤机的生产能力
阻力：
6
1 2 Fd Ap u 2
根据牛顿第二运动定律：
Fg Fb Fd ma
u 2 3 d s g d g d d s a 6 6 4 2 6
3 3 2
加速阶段：开始沉降瞬间，u=0，因而Fd=0，加速度a等 速阶段：u=ut时,阻力、浮力与重力三者的代数和为零， 加速度a=0。 ut——“沉降速度”，又叫“终端速度”。由于工业上沉 降操作所处理的颗粒往往甚小，阻力随速度增长甚快， 可在短时间内就达到等速运动，所以加速阶段常常可以 忽略不计。
对于不可压缩滤饼
dq p uR 常数 d r q qe
p ruR 2 ruR qe
压强差随过滤时间成直线增高。
3．先恒速后恒压 恒压阶段 ：
dV KA2 d 2 V Ve
KA2 d V Ve dV 2
令VR、θ R分别代表升压阶段终了瞬间的滤液体积 及过滤时间，则上式的积分形式为
dV Ad p V Ve r A
可压缩滤饼的情况比较复杂，它的比阻是两侧压强 差的函数。考虑到滤饼的压缩性，通常可借用下面的 经验公式来粗略估算压强差增大时比阻的变化
r=r'（Δ p）s
化工原理机械分离PPT课件
南京工业大学
NJUT
四、过滤设备
1.过滤设备种类 ➢按操作方式： 间歇式： 连续式：
➢按压强差 压滤 吸滤 离心过滤机
南京工业大学
NJUT
2.加压叶滤机
南京工业大学
NJUT
南京工业大学
NJUT
3. 板框压滤机
南京工业大学
NJUT
五、物料衡算p101
设过滤面积Am2，滤液Vm3，滤饼厚度 Lm，滤饼空隙率ε 悬浮液: 滤液V （V+LA） 滤饼LA：液体LAε 固体LA(1-ε)
2）床层的空隙率ε
ε＝（床层体积-颗粒所占的体积）/床层体积＝空 隙体积/床层体积
ε表示床层中颗粒堆积的疏密程度，ε大疏松，ε小 紧密
ε＝ε（颗粒的形状、粒度分布，充填方式）
一般乱堆0.47＜ε＜0.7
南京工业大学
NJUT
堆积密度：单位体积固定床内固体颗 粒的质量
真实密度：颗粒的密度
南京工业大学
NJUT
过滤介质：滤布、金属丝网等
南京工业大学
NJUT
2）深层过滤（深床过滤）：适用于悬
浮液中固体颗粒的体积百分数小于0.1% 且固体颗粒粒径较小的场合。
特点：p113 不形成滤饼，粒子粘附在孔道壁面上而被截留 整个过滤过程中过滤阻力不变
过滤介质：细小坚硬的固体颗粒堆积生成的固 定床 粒状介质：细纱、石棉、硅藻土等多用于深床 过滤。 多孔道固体介质：多孔陶瓷，多孔塑料
南京工业大学
NJUT
洗涤速率(dV/dτ)W与过滤终了时速率(dV/dτ)E的关 系：
洗涤推动力∆pW =过滤终了时的压强差∆p，洗涤液 μW=滤液μ，则
叶滤机（置换洗涤法）p104
过滤终了时滤饼厚度＝洗涤滤饼厚度
化工原理第三章机械分离与固体流态化.ppt
固体颗粒被过滤介质截留后，逐渐累积成饼 （称 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。
3.1.2 过滤基本方程
令颗粒比表面积a=颗粒表面积/颗粒体积，则：
de4 a 1
将上述几式式代入式3-1，整理得：
dV 3
p1
Ad 2Ca212 L
（3－2）
r2C2a 12 3
r称为滤饼的比阻，与滤饼的结构有关。r r0ps
可压缩滤饼的s大约为0.20.8。不可压缩滤饼s=0。于是
式3-2可写成：
若过滤介质阻力可忽略不计，则以上两式简化为：
V2 KA2
q2 K
3.1.2 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 dV V 常数
Ad A
代入式3-5中得：
V2
VVe
K 2
A2
或
q2
qqe
K
2
若过滤介质阻力可忽略不计，则以上两式简化为：
V 2 K A2
第三章 机械分离与固体流态化
• 3.1 过 滤 • 3.2 沉 降 • 3.3 固体流态化
3.1 过 滤
• 3.1.1 概述 • 3.1.2 过滤基本方程 • 3.1.3 过滤常数的测定 • 3.1.4 滤饼洗涤 • 3.1.5 过滤设备及过滤计算
3.1.1 概 述
• 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 固体颗粒被截留，从而使液、固两相得以分离，如图 3-1所示。
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。
3.1.2 过滤基本方程
令颗粒比表面积a=颗粒表面积/颗粒体积，则：
de4 a 1
将上述几式式代入式3-1，整理得：
dV 3
p1
Ad 2Ca212 L
（3－2）
r2C2a 12 3
r称为滤饼的比阻，与滤饼的结构有关。r r0ps
可压缩滤饼的s大约为0.20.8。不可压缩滤饼s=0。于是
式3-2可写成：
若过滤介质阻力可忽略不计，则以上两式简化为：
V2 KA2
q2 K
3.1.2 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 dV V 常数
Ad A
代入式3-5中得：
V2
VVe
K 2
A2
或
q2
qqe
K
2
若过滤介质阻力可忽略不计，则以上两式简化为：
V 2 K A2
第三章 机械分离与固体流态化
• 3.1 过 滤 • 3.2 沉 降 • 3.3 固体流态化
3.1 过 滤
• 3.1.1 概述 • 3.1.2 过滤基本方程 • 3.1.3 过滤常数的测定 • 3.1.4 滤饼洗涤 • 3.1.5 过滤设备及过滤计算
3.1.1 概 述
• 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 固体颗粒被截留，从而使液、固两相得以分离，如图 3-1所示。