模块2非均相物系分离教案.docx

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模块2非均相物系分离教案

模块二非均相物系分离

项目1板框压滤机操作

【教材版本】李祥新、朱建民主编《化工单元操作》，高等教育出版社2009年3月出版。

【教学目标】

1．学会板框压滤机操作及维护保养方法，养成规范操作化工机械的习惯。

2．掌握板框压滤机的结构及操作要点。

【教学重点、难点】

重点：

板框压滤机操作

|

难点：

板框压滤机的结构

【教学方法】

采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。

根据本项目特点，采用“导入——演示——实训——评价——讲授——讨论”的教学过程，先让学生在完成具体项目的过程中熟悉相应单元操作，然后通过相关知识的学习达到教学目标。

【学时安排】8学时

【教学建议】

先通过例子导入本项目的工作任务，根据要求布置实训任务，演示实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。

然后，在学生预习的基础上学习固液分离的相关知识。

【教学过程】

一、导入

（

自然界里的大多数物质是混合物，这些混合物又可分为均相混合物和非均相混合物两大类。

分离非均相混合物可以用于收集分散物质、净化分散介质和环境保护等。

非均相物系一般可用机械方法分离。

二、教师讲授及演示实训步骤

1．布置实训任务：

练习板框压滤机的使用，熟悉其结构及维护方法。

2．引导学生先大致了解板框压滤机，提高学生学习兴趣。

图2-1板框式压滤机

三、学生实训

指导学生按工艺卡片进行实训。

}

检查准备——设备装合——压滤操作——洗涤——停车

四、检查评价

学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。

五、相关知识

在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。

学生讨论、自学内容

1．根据下图说明过滤分离的原理及特点。

何为滤浆、过滤介质、滤液和滤渣

】

图2-2过滤原理

2．过滤分离常用于哪些场合

3．常用的过滤介质有哪些各有什么特点

教师讲授内容

1．板框压滤机

板框压滤机由许多块带凸凹纹路的滤板和滤框交替排列而成，板和框的角端均开有小孔，合并压紧后构成供滤浆或洗涤水流通的孔道。

滤框中间空，框的两侧覆以滤布，空框与滤布就围成了容纳滤饼的空间。

图2-3　板框压滤机的滤板和滤框

?

操作是间歇的，每个操作周期都由装合、过滤、洗涤、卸渣、整理五个阶段组成。

特点：

结构简单，过滤面积大，过滤压力高，对各种物料的适应能力强，操作简单，使用可靠。

缺点：

间歇生产，生产效率低，装卸板框劳动强度大，而且滤渣洗涤慢且不均匀，滤布损耗严重。

适用场合：

处理固含量较少的悬浮液。

2．转鼓式真空过滤机

（a）外形（b）装置示意图

图2-4转鼓式真空过滤机

&

依靠真空系统造成的转筒内外压差进行过滤。

主要部件是一个开有许多孔眼的转鼓，外面包上一层金属网，网上覆盖滤布，滤液可以透过滤布和金属网进入转筒内，而固体颗粒却被截留在滤布上，形成滤饼。

转筒内部沿径向用隔板分成12个互不相通的扇形格，每格都有单独的通道，通到分配头上。

通过分配头的作用，使扇形格在不同部位时，自动地完成过滤、洗涤、脱水、卸料、复原等操作。

优点：

操作自动，生产能力大，对处理量大而容易过滤的料浆特别适宜，改变过滤机的转速可以调节滤饼的厚度。

缺点：

真空下操作，附属设备多，滤饼的含湿量较高，洗涤不易彻底。

3．沉降槽

沉降槽属于重力沉降设备。

连续沉降槽是一个底部略呈圆锥形的大直径浅圆槽，槽内装有转速为～8r/min的齿耙，悬浮液自槽上部经中央进料管送到液面以下～处，料浆在尽可能减小扰动的条件下，迅速分散到整个横截面上，液体向上流动，沉降后的清液经上口周缘的溢流堰连续排出，浓稠的沉淀物沉降到器底，由徐徐旋转的收集器将沉渣缓慢地聚拢到底部中央的排渣口连续排出，经沉淀排出管用泵连续排出。

图2-5沉降器

适用于处理量大而浓度不高，且颗粒不甚细微，容易沉降的悬浮料浆。

不宜作为最终分离用，常用以进行预处理，然后再用过滤机或离心机进一步分离。

·

2．旋液分离器

旋液分离器是利用离心沉降的原理，使悬浮液中固体颗粒增浓或将大小、密度不同的固体颗粒进行分级。

其主体由圆筒部分和圆锥部分构成。

图2-6旋液分离器示意图

悬浮液经入口管以切线方向进入圆筒部分形成螺旋形向下的旋流，固体粒子受离心力的作用被甩向器壁，并随旋流下降到锥底部的出口，由底部排出（底部产品或底流）。

澄清的液体或含有较轻较细粒子的液体则形成螺旋上升的内层旋流，由上端中心溢流管排出（顶部产品或溢流）。

特点：

结构简单，生产能力大，分离的颗粒范围较广（1～200μm），可用于粒子分级，还能处理腐蚀性悬浮液。

但阻力损失较大，磨损比较严重。

【作业】

复习题

项目2三足式离心机操作

【教材版本】李祥新、朱建民主编《化工单元操作》，高等教育出版社2009年3月出版。

【教学目标】

1．学会三足式离心机操作及维护保养方法，养成规范操作化工机械的习惯，培养安全操作观念。

2．掌握三足式离心机结构及操作要点。

【教学重点、难点】

重点：

三足式离心机操作要点

~

难点：

三足式离心机结构

【教学方法】

采用项目教学法，以行动导向来进行学习，调动学生的学习积极性，注重培养学生规范操作、观察分析、团结合作的能力。

根据本项目特点，采用“导入——演示——实训——评价——讲授——讨论”的教学过程，先让学生在完成具体项目的过程中熟悉相应单元操作，然后通过相关知识的学习达到教学目标。

【学时安排】8学时

【教学建议】

先通过例子导入本项目的工作任务，根据要求布置实训任务，演示实训操作方法，指导学生按步骤完成实训项目。

然后，在学生预习的基础上学习固液分离的相关知识。

【教学过程】

一、导入

三足式离心机是化工生产中常用的固液分离设备。

二、教师讲授及演示实训步骤

1．布置实训任务：

练习三足式离心机的使用，熟悉其结构及维护方法。

2．演示三足式离心机操作，强调其操作要点。

图2-7三足式离心机

三、学生实训

指导学生按工艺卡片进行实训。

）

检查准备——开车——正常运转——洗涤——停车——卸料

四、检查评价

学生自查实训情况，各组比较操作情况及数据的准确性，选出最佳操作人员。

五、相关知识

在学生预习及实训操作的基础上，由教师讲授与学生讨论相结合，完成以下内容的学习。

一、离心分离

当悬浮液中固体颗粒很小，或液相黏度很大时，利用离心分离效果较好。

1．三足式离心机

"

中间有一个旋转的转鼓，转鼓外壳和联动装置都固定在机座上，机座借拉杆挂在三个支脚上。

操作时，将待过滤的悬浮液加到旋转着的转鼓内，在离心力的作用下，滤液透过滤布排出，固体则被截留于滤布上形成滤饼，当积到一定厚度时，停止加料，停车后人工卸料。

（上部卸料或下部卸料）

特点：

三足式离心机结构简单，运转平稳，滤渣颗粒易受损伤，适用于过滤周期较长，处理量不大，要求滤渣含液量较低的场合。

2．卧式刮刀卸料离心机

在转鼓连续全速运转的情况下，能够自动、间歇地依次进行加料、分离、洗涤、甩干、卸料、洗网等工序的循环操作。

每一工序的操作时间可按预定要求实现自动控制。

图2-8卧式刮刀卸料离心机

操作时，进料阀门自动定时开启，悬浮液进入全速运转的鼓内，滤液经滤网被甩出，滤渣饼积于滤网上；当滤饼达到指定厚度时，进料阀自动关闭，冲洗阀自动开启进行洗涤；再甩干一定时间后，刮刀自动上升，滤饼被刮下，并经倾斜的溜槽排出。

刮刀升至极限位置后自动退下，冲洗阀再次开启，洗涤滤网，即完成一个操作循环。

'

特点：

可自动操作，也可人工操作，劳动强度低，生产能力大，适合于大规模生产。

缺点是由于刮刀卸料，使颗粒破碎严重，不宜用于产品晶粒要求完整的场合。

3．活塞推料离心机

是一种连续操作型离心机，进料、过滤、洗涤、卸料各个操作工序都连续、自动进行。

它的操作一直是在全速旋转下进行的，料浆不断由进料管送入，沿锥形进料斗的内壁流到转鼓的滤网上，滤液穿过滤网经滤液出口连续排出，积于滤网上的滤渣靠一个作往复运动的活塞推送器一股一股地推送出来。

图2-9卧式活塞推料离心机

这种离心机主要用于浓度适中并能很快脱水和失去流动性的悬浮液。

优点是颗粒破碎程度小，控制系统较简单。

缺点是对悬浮液的浓度较敏感，若料浆太稀，则滤饼来不及生成，料液直接流出转鼓；若料浆太稠，则流动性差，易使滤渣分布不均匀，引起转鼓振动。

二、气固分离

将含尘气体中的固体颗粒分离出去的操作称为气-固分离，也称净化、除尘。

其主要目的是为净化气体，也有的是为回收固体颗粒。

（

气体净制方法有重力沉降、离心沉降、过滤、湿法和静电除尘。

1．降尘室

借重力沉降从气流中分离出尘粒。

含尘气体进入降尘室后，因流道截面积扩大而速度减慢，颗粒在气体通过的时间内降至室底，从气流中分离出来。

图2-10降尘室

特点：

结构简单，操作成本低，动力消耗小，但体积大，分离效率低。

通常只能作为预除尘设备使用，一般只能除去直径大于75μm的颗粒。

2．旋风分离器

结构与悬液分离器相似，上部为圆筒，下部为圆锥筒。

$

含尘气体从圆筒上侧的矩形进气管以切线方向进入，受圆筒壁的约束旋转，做向下的螺旋运动，到达底部后折而向上，成为内层的上旋的气流（称为气芯），从顶部的中央排气管排出。

气体中所夹带的尘粒在随气流旋转的过程中，由于密度较大，受离心力的作用逐渐沉降到器壁，碰到器壁后落下，滑向锥底的排尘口，从而与气体分离。

标准型旋风分离器各部分的尺寸都有一定的比例，只要规定其中一个主要尺寸，如圆筒直径D或进气口宽度B，则其它各部分的尺寸也就确定了。

（a）外形（b）原理图

图2-11旋风分离器

特点：

结构简单，操作不受温度和压力的限制，分离效率可达70%～90%，最小可以分离小到5μm的颗粒。

但使用中器壁磨损较严重。

【作业】

\

1．填写下表，比较各种固液分离机械的特点及应用场合。

机械类型

固液分离机械

特点

适用场合

沉降分离

设备

沉降槽

！

旋液分离器

过滤分离

设备

（

板框压滤机

转鼓式真空过滤机

离心分离

.

设备

三足式离心机

刮刀卸料离心机

活塞推料离心机

2．分析并比较下列各组概念的联系与区别

自由沉降沉降速度滤饼过滤

离心沉降过滤速度深层过滤

重力沉降

本模块理论知识结构

过滤分离

过滤机操作

沉降分离

离心分离

离心机操作

气固分离