第三章沉降與過濾

學習目標了解非均相混合物的特點，沉降、過濾、離心分離的基本概念，在工業生產及環境保護中的應用和發展趨勢。掌握沉降分離、過濾分離的基本原理，有關計算及設備選用，能夠分析解決實際問題。第一節概述沉降與過濾是分離非均相物系常用的兩種操作，尤其在水污染控制與大氣污染控制中得到廣泛的應用。混合物分類均相混合物---物系內不存在相界面非均相混合物---物系內部存在相界面｛非均相物系類型｛氣態非均相物系---含塵、含霧氣體等液態非均相物系---乳濁液、懸浮液、泡沫液等一、機械分離原理：非均相物系中分散相和連續相具有不同的物理性質，所以可以采用機械方法使相間相對運動實現分離。

機械分離的操作方式：⑴沉降在外力作用下使顆粒相對于流體（靜止或運動）運動而實現分離的過程。⑵過濾流體相對于固體顆粒床層運動而實現固液分離的過程。二、機械分離方法在工業生產中的應用氣態非均相物系---采用重力沉降、和離心沉降。液態非均相物系---可采用重力沉降、離心沉降、過濾操作。機械分離方法在工業生產中的應用：⑴收集分散物質⑵凈化分散介質⑶環境保護第二節重力沉降及設備

沉降操作是靠重力的作用，利用分離物質與分散介質的密度差異，使之發生相對運動而分離的過程。一、重力沉降速度1.球形顆粒的自由沉降⑴沉降顆粒的受力情況與分析

∵∴自由沉降：顆粒濃度低，分散好，沉降過程中互不碰撞、互不影響。顆粒下沉沉降顆粒的受力情況

重力:

浮力：阻力：∴

⑵顆粒沉降過程分析沉降過程可分為兩個階段:第一階段為加速運動，第二階段為勻速運動。⑶沉降速度的通式2.阻力系數

Ret=

Ut=

Ut——顆粒的自由沉降速度，m/s

μ——流體的粘度，Pa.sζ-R券et關系倉曲線（1）滯答流區升（St集ok好es區）10－4<Re<1（2）過柔渡區迫（Al尤le繩n區）1<啊R欠e熄<103（3）湍冰流區仆（Ne撲wt畏on區）103<雙Re慮<捕21按05ζ=ζ=ζ=0須.4私4球形拔顆粒幼在相挖應各陸區的挖沉降滲速度宮公式:滯流輛區：過渡乘區：湍流鏈區：Ut=Ut=Ut=0賄.2錦7Ut=0父.2盈7Ut=1許.7匪4Ut=1絞.7號43.沉降菌速度農的計卵算⑴試差解法步驟拆：①假設款沉降忌流型棉，選穴用相渾應的高沉降孩速度侍計算膜公式忍計算U業t；②用求短出的Ut計算Ret值。檢驗Ret值是赤否在歉原假五設的浴流型蔬區內君，如售果與魔原假溉設一閘致，皂則計杠算的U濕t有效步。⑵用無解因次倘數群K值判與斷流早型根據鉗無因己次數結群K值判交別沉照降區柿，然霞后選斗用相鋒應的切沉降速度濤公式煉計算U領t。Ret=斯托亂克斯忌定律曬區K≤2.資62艾侖攀定律胸區2.由62附<K塘<6濃9.貼1牛頓哪定律怕區K>俊69忘.1K=d二、芳重力院沉降脾設備1.降塵如室利用印重力端沉降常原理夸從氣仆流中聲分離綿出固硬體塵揀粒的麥設備視稱為丸降塵鴉室。停留剪時間及：沉降待時間政：分離培條件鉗：降塵勢室生產能吸力氣體袋在降貪塵室莖內的間水平梯通過鐮速度蕩為結論確：對于娃一定沾尺寸壘的顆饞粒或U郊t，理證論上檔降塵動室的曠生產痰能力求只與尊寬度b和長溉度l有關沉，而責與降裹塵室鄉豐高度H無關搭。多層保降塵而室：隔板余間距嫌一般箱為40～10雙0n襯m降塵則室內椒設置n層水挽平隔擺板，生產丈能力：2.沉降妖槽沉降金槽又屠稱增款濃器繩或澄滾清器梯，是淺利用石重力瞎沉降唐來提巧高懸浮液豈濃度階并同響時得械到澄巧清液未的設榨備。連續像沉降哈槽3.普通在沉淀敘池⑴平流專式沉皇淀池設鏈貸帶刮宮泥機呆的平根流沉蹈淀池平流堅式沉嚴淀池趣的優比點是饅構造疲簡單婚，效中果良討好，尸工作旗性能酒穩定螞，但拴排泥碎較為談困難漫。⑵豎流吊式沉速淀池優點：排泥豬容易衛，不襪需要枕機械蕩刮泥暫設備博，便橋于管棒理。缺點：是單挖池容錫量小鞠，當管水量輪較大贏時，遞池數威過多主。⑶輻流近式沉天淀池輻流貴式沉敲淀池見一般摘采用誼機械微排泥俘，適孔用范桑圍廣餅，既而可做為初戶次沉觸淀池瘡，也秋可做設二次瀉沉淀清池。4.平流捐式沉示砂池第三哪節無離心隙沉降熔及設批備依靠鏟慣性權離心奧力的伐作用接而實戒現的是沉降寇過程敬稱為代離心尼沉降為。一、膏離心漁沉降劣速度Ur=離心慌沉降蜜同樣宵存在亞三種腔沉降宴流型滯流以沉降疫區：Ur=離心直沉降蜂速度濃與重倦力沉鮮降速辰度的輔比值吃為=Kc二．膠離心最沉降勻設備1.旋風蜘分離史器⑴旋風股分離牢器的束結構陳與操講作原鞋理標準著旋風婦分離帥器氣體勸在旋霸風分味離器錄內的境運動縱情況⑵旋風拔分離塘器的地性能性能陳指標：①臨界墊粒徑是指耀理論筑上在什旋風滲分離回器中務能被峰完全弓分離小出來朱的最蒸小顆儲粒直慣徑，派用dc表示。dc=②分離鋼效率分離序效率界又稱迫除塵掀效率亂，可燙直接桐反映鄰旋風塞分離氏器的池除塵句能力活。表示肉方法醋：總魂效率橡或稱挺綜合改效率罩，用η0表示幕；分效真率或磁稱粒佛級效矛率，嗚用表示奧。η0=山×泥10營0％ηp與di的對閃應關阻系可前用曲賀線表回示，責稱為遼粒級跟效率飾曲線。d50是粒型級效常率恰躺好為50％的劫顆粒番直徑繪，稱另為分罰割直礙徑：d50≈抱0.隸27η0＝粒級彼效率篩曲線標準拐旋風桌分離麻器的ηp-d/d50曲線③壓力貍降原因字：ⅰ.進氣矮管和柱排氣勤管及鐘主體耗器壁糕所引紋起的照摩擦竹阻力ⅱ.局部雅阻力ⅲ.氣體攪旋轉羽運動塊所產挖生的耐動能宗損失Δ柏d=ζ旋風氣分離訪器的蝕壓降千一般荒為50害0～20掃00定Pa⑶旋風船分離紀器類刊型與伴選用①C才LT餐/A型采用販傾斜勸螺旋沒面進才口的旋風赴分離矩器。CL跨T/責A型②CL燃P型CL堂P型是坡帶有疼半螺賢旋線和沸螺旋振線的山旁路宜分離涉室的旋害風分憲離器。CL惱P/味B型③擴散點式它主案要的數特點肢是圓幟筒以下部較分的鋤直徑互逐漸差擴大叮，底部有央一刀碎錐體綠形、串頂部杠有口的反檔射屏屆，下番沿有爽縫隙孫與集灰斗蛛相通激。擴散爪式旋畜風分嚇離器2.旋液濫分離健器利用收離心翼沉降梳原理位從懸出浮液缸中分循離固恥體顆暴粒的晨設備第四孔節過濾過濾徑是在買外力譽作用悼下，使使懸晉浮液巡壽中的懷液體壩通過宿多孔格介質的孔古道，亮而固蜘體顆思粒被細截留踏在介業質上撓，從系而實鐮現固透、液礎分離的操選作。過濾擊操作施示意理圖推動搜力：儀壓力甜差，戀離心新力，重力阻淚力概：濾倚餅、飄過濾租介質阻力一、過濾刃操作擦的基蔥本概穩念1.過濾堤介質（1）織靜物介抬質（過又稱凡濾布脆）這類睜介質已能截儀流顆蒜粒的僻最小貢直徑餐為5～65μm。（2）堆萍積介搞質多用吳于深乏床過鳳濾。（3）多披孔固逆體介涂質能攔堤截1～3μm的微趴細顆虹粒。（4）多裂孔膜用于稈膜過鼻濾的巴各種怒有機笛高分莊子膜敏和無細機材溝料膜翻。2.濾餅督的壓令縮性務及助平濾劑濾餅死分類：不可翅壓縮也濾餅--腔-空隙技不隨況壓力姥變化可壓射縮濾鄉豐餅--竿-空隙暫隨壓栽力增按加而顯減小助濾鑒劑--多-可以探改善寶餅層逼的性注能，棗質地緣瑞堅硬幟而能烤形成銳疏松餅間層的雷固體晌顆粒煤或纖臭維狀睡物質。助濾鄰劑的濕基本咳要求：①應能乎形成困多孔敏餅層怕的剛霸性顆嗚粒。②應具雹有化照學穩攪定性。③具有抄不可拳壓縮豆性。二、過濾釋基本周方程隆式1.濾液撞通過園餅層輸的流男動特卡性①餅層囑形成授不規道則的踩網狀錢結構賠；②過濾猴操作時，濾餅膽厚度袖增加下而流紫動阻曠力逐顏漸加漫大，帶過濾泉屬于紐奉不穩末定操爬作；③濾液怖通過縱餅層嬸的流錯動屬偶于滯餃流流超動。2.過濾絮速率通常擠，濾禍布與婚濾餅臥的面探積相用同，辭所以群兩層希中的藥速率塊應相準等，趣則或3.過濾土基本世方程柔式不可塘壓縮轎濾餅填的過腥濾基產本方戚程式可壓肌縮濾遲餅的過陰濾基政本方帆程式三、恒壓傍過濾過濾晴操作枝是在剪恒定閱壓力班差下個進行騰的，倉則稱敘為恒汁壓過消濾。1.恒壓妥過濾窯方程奏式k——刪過濾祥物料大特性健的常砌數2.過濾拒常數使的測微定⑴過濾約常數K、qe、θe的測連定⑵壓縮獎性指籃數s的測丑定四、過濾庭設備1.快濾壞池⑴基本股構造①濾料恰層②墊料婚層③排水艇系統普通鑼快速類濾池糕的構槳造⑵普通次快濾布池的租過濾回工藝彈過程過濾懷工藝搶過程：ⅰ.過濾--品-截留裹污染笨物ⅱ.反洗--老-從濾嘉料層刷中洗鐮去被愉截留旨的污刺染物從過移濾開閃始到斜結束劍所延青續的肌時間奸稱為列濾池鍬的工甲作周姥期，一般習應大虎于8小時員，最罷長可織達48小時歡以上練。從機過濾啄開始濟到反洗結淹束稱兩為一物個過鋸濾循著環。2.壓力近濾池壓力肝濾池3.轉筒同真空酬過濾糊機轉筒宰真空溜過濾局機裝伍置示野意圖轉筒宿及分園配頭藥的結刺構4.微濾葛機微濾駱機總蛛圖5.袋式掠除塵牽器⑴袋式鵝除塵飲器的鋤結構箭型式①濾袋些形狀：圓袋扁袋②氣流黨進入罪方向：內濾忠式外濾左式③進氣凳方式：下進詠氣上進維氣④清灰殃方式機械功振動慢清灰逆氣之流清怒灰吹灰染圈清劈燕灰脈沖鴉清灰典型心清灰括機理潛示意意圖機械師清灰麻式除塵器脈沖張清灰妹袋式級除塵師器⑵袋式類除塵醬器的詠選擇①濾布慈的選陶擇纖維機械強度最高使用溫度（℃）耐腐蝕特性一般應用酸堿有機溶劑棉織物強80差中好低費用低溫粉塵作業毛料中95中差好低費用冶煉爐聚酰胺（尼龍）強100中好好易清灰低溫破碎粉塵作業聚脂（滌綸）強135好中好易清灰冶煉爐、化工廠、電弧爐四氟乙烯中260好好好昂貴化工廠玻璃纖維強280中中好耐磨性差冶煉爐、電弧爐、炭黑廠尼龍強230好中好抗濕性差冶煉及電弧爐②過濾處速度散的確員定粉塵種類清灰方式振打與逆氣流聯合脈沖噴吹反吹風炭黑①、氧化硅（白炭黑），鉛①、鋅的升華物以及起它在氣體中由于冷凝和化學反應而形成的氣溶膠，化妝粉、去污粉、奶粉、活性炭、由水泥窯排出的水泥①等0.45－0.50.8－2.00.33－0.45鐵①及鐵合金①的升華物、鑄造塵、氧化鋁①、由水泥磨排出的水泥①、碳化爐升華物①、石灰①、剛玉、安福粉及其它肥料、塑料、淀粉0.5－0.751.5－2.50.45－0.55滑石粉、煤、噴砂清理塵①、飛灰①、陶瓷生產的粉塵①、炭黑（二次加工）、顏料、高嶺土、石灰石①、礦塵①、鋁土礦、水泥（來自冷卻器）①、搪瓷①0.7－0.82.0－3.00.6－0.9石棉、纖維塵①、石膏、珠光石、橡膠生產中的粉塵①、鹽、面粉、研磨工藝中的粉塵①0.3－1.12.5－4.5——煙草、皮革粉、混合飼料、木材加工中的粉塵、粗植物纖維（大麻、黃麻等）0.9－2.02.5－6.6——第五充節離心切機一、狼基礎壯知識離心柳機--敞-利用初離心亦力以慮分離掃非均乏相混線合物礦的設姻備。按分咸離的泄方式攜分類：（1）過急濾式保離心尸機（2）沉振降式扛離心鴨機（3）分徐離式運離心若機按分離么因數瞎的大貴小分類：常速伍離心飼機權（Kc<3×103，一青般為60秀0～12更00），高速苦離心似機（Kc=3×103～5×103），超速積離心貴機（Kc＞5×104）。二．覽離心項機的靈類型1.三足殃式離腰心機三足旬式離寇心機2.管式套高速訂離心須機管式注高速畝離心耽機3.碟片衰式高筐速離柴心機