Introduction to Cake Filtration pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Tien, Chi

出品人:

页数:292

译者:

出版时间:2006-6

价格:$ 288.15

装帧:HRD

isbn号码:9780444521569

丛书系列:

图书标签:

• 蛋糕过滤
• 过滤
• 化工
• 分离工程
• 流体动力学
• 工业应用
• 过程工程
• 固体液分离
• 过滤介质
• 设备设计

好的，这是一本关于过滤理论的深度探讨，它聚焦于流体力学、材料科学与分离过程的交叉领域，旨在为研究人员和工程师提供一个坚实的理论基础和前沿的实践指导。 《颗粒介质中的流体动力学与分离科学：从基础理论到先进应用》 本书深入剖析了流体在多孔介质中流动的基本原理，特别关注了颗粒层过滤这一核心过程。我们从经典的研究范式出发，逐步过渡到现代计算模拟和实验技术的应用，力求构建一个全面且实用的知识体系。 第一部分：颗粒介质基础与流体力学导论 第一章：多孔介质的结构与表征 本章系统介绍了描述颗粒介质结构的关键参数，包括孔隙度（Porosity）、比表面积（Specific Surface Area）、颗粒尺寸分布（Particle Size Distribution）以及孔道结构（Pore Structure）的形态学特征。我们将讨论如何利用先进的成像技术，如X射线微断层扫描（Micro-CT）和扫描电子显微镜（SEM），对固液混合体系中的颗粒堆积状态进行定量分析。此外，本章还将探讨颗粒床的构建方式——无论是随机沉降还是有序排列——如何影响后续的流体流动特性。 第二章：经典的单相流体流动理论 深入探讨牛顿流体在饱和多孔介质中的流动规律。核心内容聚焦于达西定律（Darcy's Law）的理论推导、适用范围及其局限性。我们将分析达西定律如何在高孔隙率和低流速条件下成立，并引入修正模型，如Forchheimer方程，以描述在较高雷诺数下由惯性效应主导的非线性流动现象。章节最后，对介质的渗透率（Permeability）这一关键参数的定义、测量方法及其与介质微观结构的关系进行详尽的阐述。 第三章：界面现象与表面化学 过滤过程不仅仅是机械分离，更涉及复杂的固液界面相互作用。本章侧重于表面能理论、润湿性（Wettability）以及颗粒表面电荷的形成机制。我们将分析表面张力在液-固-气三相体系中的作用，并讨论如何通过表面改性技术来调控颗粒的亲疏水性，进而影响悬浮液在滤床中的附着和迁移行为。这部分内容为理解污堵（Fouling）和滤饼结构提供了重要的化学基础。 第二部分：悬浮液的输运与沉积机制 第四章：颗粒在流场中的运动与分离 本部分详细解析了悬浮颗粒在非均匀流场中的运动轨迹。内容涵盖了惯性沉降、布朗运动（Brownian Motion）以及剪切诱导的迁移。重点分析了斯托克斯定律（Stokes’ Law）的适用性，并介绍了对非球形或高浓度颗粒体系的修正模型。我们还将讨论颗粒在不同剪切梯度下的团聚（Aggregation）和分散（Dispersion）行为，这些直接决定了后续沉积的效率和滤饼的孔隙结构。 第五章：颗粒沉积的微观机理 本章聚焦于颗粒如何附着到固体表面或已沉积颗粒的表面上。系统地阐述了主要的沉积机制：截留（Interception）、扩散（Diffusion）和惯性撞击（Inertial Impaction）。通过对不同流态（层流与湍流）和不同颗粒尺寸的系统分类，读者可以理解在特定操作条件下，哪种机制占据主导地位。针对生物过程中的生物膜形成（Biofouling），本章也提供了专门的讨论。 第六章：滤饼的形成与结构演化 这是全书的核心章节之一。滤饼（Filter Cake）的形成是一个动态过程，涉及颗粒的沉积、重排和固结。我们首先建立滤饼厚度和渗透率随时间变化的数学模型，引入“滤饼阻力”（Cake Resistance）的概念。随后，探讨了操作压力、流速和悬浮液浓度对滤饼结构（如致密度、孔径分布）的影响。通过对不同过滤模式（如恒速过滤与恒压过滤）下的数据处理，读者将学会如何精确预测过滤速率的衰减规律。 第三部分：过滤过程的放大与优化 第七章：过滤操作模式的理论分析 本章对常见的过滤操作模式进行深入的数学和工程分析。内容包括： 1. 恒压过滤（Constant Pressure Filtration）： 详细推导过滤体积与时间的关系，重点分析过滤速率的线性衰减特性。 2. 恒速过滤（Constant Rate Filtration）： 讨论如何控制流速以避免过度压降，并分析压降随时间累积的规律。 3. 深度过滤与表面过滤的对比： 明确区分两种过滤策略在颗粒捕获机制和滤饼特性上的根本差异，并给出选择依据。 第八章：滤饼的固结与脱水 过滤完成后，滤饼通常需要进行压缩和脱水以回收固体产品。本章引入了固结理论（Consolidation Theory），借鉴于土力学中的有效应力原理，解释在过滤压力作用下，滤饼中孔隙水的排出和固体颗粒的重新排列。讨论了辅助脱水技术，如真空辅助和压滤（Press Filtration），以及如何通过优化这些步骤来降低产品含湿量。 第九章：高级过滤技术与应用案例 本部分将视角从经典过滤拓展到现代分离工程的前沿技术。 膜过滤系统（Membrane Filtration）： 简要回顾了微滤、超滤、纳滤和反渗透在颗粒分离中的应用，重点讨论了膜污染（Membrane Fouling）的控制策略。 快速滤床技术（Rapid Granular Bed Filtration）： 探讨了在高通量要求下，如何利用特殊的颗粒床设计（如膨胀床）来提高过滤效率和抗堵塞能力。 应用案例分析： 结合水处理、矿物加工和精细化工行业中的实际问题，展示如何运用前述理论模型来设计和优化工业过滤单元，包括滤器的尺寸选择、清洗周期设定以及反冲洗（Backwashing）方案的制定。 结语 本书的编写旨在为读者提供一个从微观机理到宏观工程设计的无缝衔接的知识框架。通过结合严格的数学推导和具体的工程实例，我们希望能够激发读者对颗粒介质流体动力学的深刻理解，并为解决复杂的分离挑战提供强有力的工具和思路。

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