=（床层体积－颗粒体积）/ 床层体积 2.床层的比表面积 ab = (1－ ) a 3.床层的自由截面积 对各向同性的床层：
床层的自由截面积 / 床层的截面积 ＝
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9
3.2.3 流体通过床层流动的压降
1.床层简化模型
床层中不规则的通道假设成长度为 L、当量直径 为 deb 的一组平行细管，且容积和表面积不变。
过滤：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。 过滤介质：过滤操作用的多孔物质。 滤浆（料浆）：所处理的悬浮液。 滤饼（滤渣）：被截留的固体物质。
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滤液
滤浆
滤饼 过滤介质
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架桥现象
50
pc pm
R Rm
p
rL
Le
dV
p
Ad rL Le
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58
5.过滤基本方程式
LA V
：获得1m3滤液所形成的滤饼的体积，即滤饼体
积与相应滤液体积之比。
L V
A
Le
Ve
A
Ve：过滤介质的当量滤液体积。
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59
dV
p
p
u Ad rL Le rV Ve
0
C1 C2 C1
C1：旋风分离器进口气体含尘浓度，g/m3； C2：旋风分离器出口气体含尘浓度，g/m3。
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40
（2）粒级效率或分效率p
某种粒度的颗粒被分离下来的质量分率。
pi
C1i C2i C1i
C1：旋风分离器进口气体含尘浓度，g/m3； C2：旋风分离器出口气体含尘浓度，g/m3。
d eb
4
1 a
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2.液体通过床层压降的数学描述
p f
L
d eb
u12 2
u1
u
d eb
4
1 a
p f L
1
3
a
u
2
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11
3.模型参数的实验测定
1）康采尼实验结果
Re b 2 层流
K
Re b
K 5
Re b
debu1 4
u
a1
p f 5 1 2 a2u
24
Re t
ut
d 2 s g
18
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17
（2）过渡区或艾仑（Allen）定律区：
1 Re t 103
18.5
Re
0.6 t
ut 0.27
d
s
g
Re
0.6 t
（3）湍流区或牛顿（Nuwton）定律区：
103 Re tg
4d 3S
3 2
g
Re t
ut
Re t 1
4S g
3 2ut 2
Re t
d
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21
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2.重力沉降设备
1）降尘室 (1)单层降尘室 籍重力沉降从气流中分离出尘粒的设备。
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含尘气体
净化气体
含尘气体
u ut
净化气体 尘粒
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3
3.1 概述
1. 混合物的分类
混合物
均相混合物：溶液和混合气体 非均相混合物 气态：含尘气体等
液态：悬浮液等
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4
2.非均相混合物的分离方法
1）沉降（重力沉降和离心沉降） 2）过滤
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5
3.2 颗粒及颗粒床层的特性
3.2.1 颗粒的特性
1.单一颗粒的特性
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62
3.4.3 恒压过滤
k
1
r 1
dV
d
k A2 p1 s
V Ve
V Ve dV kA2p1s d
V Ve
0
Ve dV
Ve kA2p1s
e d
0
e
V Ve
Ve
V
Ve
d
V
Ve
kA2p1s
d e
e
e
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63
3.4.3 恒压过滤
k
L
3
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2）欧根实验结果
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3.3 沉降分离
沉降操作：在某种力场中利用连续相和分散相之 间的密度差异，使之发生相对运动，从而实现分 离的操作过程。
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3.3.1 重力沉降 1.沉降速度
1）球形颗粒的自由沉降
Fg＝
6
d
3s
Fb＝
6
d
3
Fd＝
4
d
2
u
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28
1.惯性离心力作用下的沉降速度
惯性离心力
6
d
3s
uT2 R
惯性离心力
6
d 3s
uT2 R
阻力 d 2 ur2
42
uT：颗粒在切向上的速度；
ur：颗粒在径向上的速度，离心沉降速度。
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三力平衡时可得：
ur
4d s uT2
3 R
离心沉降速度与重力沉降速度相比： （1）方向不同 （2）重力沉降速度是定值，而离心沉降速度不是 定值。
1）球形颗粒
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V d3
6
S d 2
a 6 d
d：颗粒的直径； V：球形颗粒的体积； S：球形颗粒的表面积； a：比表面积。
6
2）非球形颗粒
（1）体积当量直径
de
3
6V p
（2）形状系数 s＝ S / Sp
s：形状系数或球形度；
Sp：颗粒的表面积；
S：与该颗粒体积相等的圆球的表面积。
粒级效率曲线：
粒级效率p与颗粒直径di的对应关系。
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同一型式且尺寸比例相同的旋风分离器，该曲线相同。
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42
总效率和粒级效率之间的关系：
n
0 xi pi i 1
3）压强降
p ui2
2
500 ~ 2000Pa
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4.旋风分离器的结构型式与选用
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30
如果颗粒与流体的相对运动属于滞流时：
24
Ret
ur
d 2 s uT2
18 R
同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降
速度之比为：
ur ut
uT2 gR
Kc
Kc：离心分离因素
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31
2.旋风分离器的操作原理
外旋流 内旋流（气芯） 可除去直径在5μm以下的尘粒。
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3.4.6 过滤设备
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68
3.4.5 过滤常数的测定
1.恒压下的K、qe、e 的测定
q qe 2 K e
2q qe dq Kd
d
dq
2 K
q
2 K
qe
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q
2 K
q
2 K
qe
、q K、qe
qe2 Ke
e
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2.压速指数的测定
K 2kp1s ln K ln( 2k) (1 s) ln p K、p k、s
第三章 非均相物系的分离
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1
要求：
1.掌握重力沉降的原理及设备的工艺计算； 2.掌握离心沉降的原理及设备的性能； 3.理解过滤操作的基本原理、基本方程式； 4.掌握恒压过滤基本方程式及应用； 5.掌握过滤常数的测定； 6.掌握过滤设备的工作原理及计算。
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2
重点：
1.恒压过滤基本方程式及应用； 2.过滤常数的测定； 3.板框过滤机的工作原理及计算。
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ur
d 2 sui2 18Rm
t
B ur
18Rm B d 2 sui2
t
18Rm B
d
2 c
s
u
2 i
2Rm Ne
ui
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2Rm Ne
ui
37
dC
9B Ne sui
标准旋风分离器：
B D 4
ui
VS hB
VS DD
8VS D2
24
dC
9B Ne sui
Ad
3
5a2 1 2
pc
L
pc
rL
pc
R
r
5a
2
1
3
2
R rL
L：比阻 r：滤饼的比阻 R：滤饼的阻力
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4.过滤介质的阻力
u dV pm
Ad Rm
Rm rLe
Rm：过滤介质阻力； Le:过滤介质的当量滤饼厚度。
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u dV pc pm
Ad R Rm
l：降尘室的长度； H：降尘室的高度； b：降尘室的宽度； u：气体在降尘室的水平速度； VS：降尘室的生产能力；
t：降尘室最高点的颗粒沉降至室底需要的时间； ：气体通过降尘室的时间。
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t
H ut
l
u
当t 时，颗粒被分离。