浙江大学：《化工原理》本科课程教学资源（PPT课件）第三章 机械分离与固体流态化 3.1 滤饼过滤

过滤基本方程 过滤过程流动的特点: 流体在固定床中同一截面上的流速分布很不均匀 产生压降的主要原因: 1.由流体与颗粒表面之间的摩擦所引起的---粘性摩擦阻力 2.流体流动过程中,因孔道截面的突然扩大和收缩以及流体对颗 粒的撞击而产生的-形体阻力。 空床气速(表观速度) 浙江大学本科生课 化工原理 第三章机械分离与固体流态化 6/34

浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 6/34 u L 1．由流体与颗粒表面之间的摩擦所引起的------粘性摩擦阻力 2．流体流动过程中，因孔道截面的突然扩大和收缩以及流体对颗 粒的撞击而产生的------形体阻力。 空床气速（表观速度） 二、过滤基本方程 过滤过程流动的特点： ❖ 流体在固定床中同一截面上的流速分布很不均匀 ❖ 产生压降的主要原因：

过滤基本方程 1、过滤基本方程的推导 简化模型:假定 (1)细管长度l与床层高度L成正比 L=CL (2)细管的内表面积等于全部颗粒的表面积 固体颗粒 :床层体积 流体的流动空间等于床层中颗粒之间的全部空隙体积。 d4×流通截面积_4x细管的流动空间4E 48 润湿周边细管的全部内表面积a2a(1-) u空床气速(表观速度) 2浙江大学本科生课程 化工原理 第三章机械分离与固体流态e 真实速度 7/34

浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 7/34 u u L l e de 流体在固定床内流动的简化模型 空床气速（表观速度） (1)细管长度l e与床层高度L成正比 (2)细管的内表面积等于全部颗粒的表面积， 流体的流动空间等于床层中颗粒之间的全部空隙体积。 1、过滤基本方程的推导 简化模型：假定： 二、过滤基本方程 l e = CL 润湿周边 流通截面积 = 4 de (  )   − = =  = 1 4 4 4 a V a V 细管的全部内表面积 B 细管的流动空间 真实速度 u a = a(1− ) B 固体颗粒 床层体积

过滤基本方程 由质量守恒得:AM=A=→l 床层截 滤饼内,雷诺数很小,属层流流动,2=64 面积 p Re 于是:m,4_,l2u2 2中 322 哈根-泊谡叶方程 将l、d、u表达式代入得: u空床速(表观速度) u le 浙江大学本科生课程 u’真实速度 化工原理盗休 分 8/34

浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 8/34 2 2 1 u d p l w e e f  =  =   u 空床气速（表观速度） u L l e de u 流体在固定床内流动的简化模型 真实速度 Re 64  滤饼内，雷诺数很小，属层流流动，  =  d u  e  Re = 于是： 1 2 32 e e d l p u    = p1 ------哈根-泊谡叶方程 将le、de、u表达式代入得： 二、过滤基本方程  u 由质量守恒得： Au = Au u = 床层截 面积

过滤基本方程 令r 2Ca2(1 2Ca 过滤速度=2A1==出过滤推动力-单位时间内通 r山 L Adt dc过滤阻力 过单位过滤面 积的滤液体积 L rul rul ruL 过滤总推动力 r(L+L)(滤饼阻力介质阻力 思考: △p2 影响过滤阻力的因素有哪些? u表观速度 影响过滤速度的因素有哪些? 即过滤速度 A浙江大学本科生课程 化工原理 第三章机械分离与固体流态化 9/34

浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 9/34 ( ) L p Ca u    1 2 2 3 2 1  − = 令 ( ) 3 2 2 2 1  −  = Ca r r L p u   1 =  d dq Ad dV = = 过滤阻力 过滤推动力 = Le r p r L p r L p u    1 2  2 =    =  = （滤饼阻力 介质阻力） 过滤总推动力 + = ( ) L Le r p +  =  ---单位时间内通 过单位过滤面 积的滤液体积 过滤速度 即过滤速度 二、过滤基本方程 思考： 影响过滤阻力的因素有哪些？ 影响过滤速度的因素有哪些？ △p2 △p1 u 表观速度

L 过滤基本方程 r以L+ 设每获得单位体积滤液时,被截留在过滤介质上的滤饼体 积为c(m3滤饼/m3滤液),则 cv L ck △DA 代入过滤速度表达式中: Adt crp山(+V 压缩指数 令P △nss=0.2-0.8(可压缩滤饼) s=0(不可压缩滤饼) 比阻 f=24y 故 ocp Adt roculv +v 浙江大学本科生课程 化工原理 第三章机械分离与固体流态化 1034

浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 10/34 压缩指数 s=0.20.8（可压缩滤饼） s=0（不可压缩滤饼） 比阻 ( ) V Ve cr pA +  = Ad  dV 设每获得单位体积滤液时，被截留在过滤介质上的滤饼体 积为c（m3滤饼/m3滤液），则 代入过滤速度表达式中： s 令 r = r0 p Ad dV ( ) e s r c V V p A +  = − 0  1 故 r c p K s 0 1 2 −  令 = 二、过滤基本方程 A cV L = A cV L e e = ( ) L Le r p u +  = 