固液分离作业.docx

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1、水平走带式真空过滤机的计算任务书一、计算内容：连续真空过滤操作，滤饼形成、脱水、洗涤。二、计算结果：生产能力（单位面积滤饼产量，kgh-1m-2），滤饼形成-脱水-洗涤-脱水4个操作的区域合理分配（行走方向的长度）。三、可用的参数过滤压力Δp：0.07Mpa滤带行走速度v：~10cms-1滤带工作区域长度L：8m滤饼厚度δ：~0.05m滤饼含湿量w：~20%滤饼中溶质洗除率：90%滤饼平均比阻αav：109mkg-1滤饼平均空隙率εav：0.5固体密度ρs：1500kgm-3液体密度ρl：1000kgm-3液体粘度μ：0.001Pas液体表面张力σ：0.07Nm

2、-1溶质扩散系数D：10-9m2s-1过滤介质阻力R：109m-1进料浓度（m）：40%计算说明书[1]一、计算滤饼形成时间由滤饼湿干比公式可得：mav=1+ρlεavρs1-εav=1+1000×0.51500×1-0.5=1.667c=ρls1-mavs=1000×0.41-1.667×0.4=1200kgm3设计已知进料的质量浓度为40%，则单位体积液体中固体质量为：计算过滤参数：K1=αavμcA2∆pK2=μRA2∆ptf-tiV-Vi=K12V+Vi+K2由过滤速率公式：且t=0时，V=0，V=1-mavssρsρl1-εavAL=1-1.667×0

3、.40.4×-0.5×A×0.05=0.031A可得：tf=αavμc2A2∆pV2+μRVA∆p=109×0.001×12002A2×7×104V2+0.001×109×VA×7×104=8571.429V2A2+14.286VA又有：将V带入tf计算得到滤饼形成时间：tf=8.817s一、计算滤饼第一次脱液时间考虑滤饼经过第一次脱液之后的含湿量为24%x=13.41-εavαavρsεav3=13.4×1-0.51×109×1500×0.53=2.188×10-5m平均颗粒尺寸：Ncap=εav3x2ρlgδ+∆p1-εav2δσ=0.53×2.188×10

4、-×9.8×0.05+7×1041-0.52×0.05×0.07=4.821×10-3毛细管数：极限饱和度：S∞=0.1551+0.031Ncap-0.49=0.155×1+0.031×4.821×10-3-0.49=0.221pb=4.6×1-εavσεavx=4.6×(1-0.5)×0.070.5×2.188×10-5=1.472×104Nm-2临界压力：paei=1.013×105Nm-2paei*=paeipb=1.013×1051.472×104=6.883paeo=paei-∆p=1.013×105-7×104=3.130×104Nm2paeo*=p

5、aeopb=3.130×1041.472×104=2.126pa*=paei*-paeo*=6.883-2.126=4.757则，无量纲的压力差为：渗透系数：kav=1αavρs1-εav=1.333×10-12m2第一次脱液之前，滤饼的含湿量为：M0=1-1mav×100%=1-11.667×100%=40%M=M'100+M'滤饼经过第一次脱液后的含湿量为24%，则由可得：M'=100M1-M=100×0.241-0.24=0.316由滤饼含湿量与滤饼饱和度关系M'=Sεav1-εavρlρsS=1-εavM'εavρsρl=0.474可得：S=SR1-S∞

6、+S∞由滤饼饱和度和滤饼参与饱和度关系公式SR=S-S∞1-S∞=0.324可得：SR=11+1.08(θp*)0.88对真空过滤有：0.096≤θp*≤1.915SR=11+1.46(θp*)0.48（1）1.915≤θp*≤204（2）θp*=2.096θp*=2.096θp*=2.109SR=0.324将带入上式（1）中得到，不成立；带入（2）式中得到，成立，所以。θ=θp*pa*=2.0964.757=0.441无量纲脱液时间：θ=kavpbμ1εav1-S∞δ2td1真空条件下无量纲脱液时间为：td1=θμ1εav1-S∞δ2kavpb=0.441×0

7、.001×0.5×1-0.221×0.0521.333×10-12×1.472×104=21.885s则，第一次脱液时间：一、计算滤饼洗涤时间u=∆pμαavρs1-εavδ+R=7×1040.001×109×1500×1-0.5×0.05+109=1.818×10-3ms-1根据Darcy定理，滤饼洗涤时洗液通过滤饼表面的速度为：v=uεav=1.818×10-30.5=3.636×10-3ms-1洗液在孔隙中的流动速度为：ReSc=vxD=3.636×10-3×2.188×10-510-9=79.556≥1颗粒的Reynolds-Schmidt特征数为：Dδ

8、D=0.707+55.5