§ 瀏覽學位論文書目資料
  
系統識別號 U0002-2006201409483400
DOI 10.6846/TKU.2014.00772
論文名稱(中文) 旋濾機之研究
論文名稱(英文) Study of Cyclone Filter
第三語言論文名稱
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中文) 化學工程與材料工程學系碩士班
系所名稱(英文) Department of Chemical and Materials Engineering
外國學位學校名稱
外國學位學院名稱
外國學位研究所名稱
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生(中文) 黃耀緯
研究生(英文) Yao-Wei Huang
學號 601400111
學位類別 碩士
語言別 繁體中文
第二語言別
口試日期 2014-06-10
論文頁數 92頁
口試委員 指導教授 - 吳容銘(romeman@mail.tku.edu.tw)
委員 - 李篤中
委員 - 黃國楨
委員 - 鄭東文
關鍵字(中) 旋濾機
水旋風分離器
濾液通量
關鍵字(英) Cyclone Filter
Hydrocyclone
The Filtrate Flux
第三語言關鍵字
學科別分類
中文摘要
本研究主要對三種不同的旋風濾機進行實驗,此三種濾機分別為與陶瓷薄膜濾材組合的Type A型旋風濾機;與二氧化鈦濾材組成的Type B型旋風濾機;與市售濾芯組成的Type C型旋風濾機,實驗中主要以Type A型旋風濾機與傳統管式模過濾模組做為比較,再以Type A型旋風濾機對另外兩種儀器做為比較。
實驗結果顯示,Type A型旋風濾機的濾液單位面積下總體積在18小時之後可以超越傳統管式膜過濾,Type B型旋風濾機,擁有結構簡單且容易安裝的優勢,Type C型旋風濾機,濾材方便取得且便宜。
旋風濾機和傳統水旋風分離器做比較,水旋風分離器主要優勢是對於顆粒大小的分級,旋風濾機保有此項優勢,在旋風濾機實驗中可以發現,其分級效率並不會因濾材在內部而降低其分級效果,尤其在主要分級的範圍約8-10um處沒有明顯的分級差異,經由以上的實驗證明旋風濾機的優勢。
英文摘要
This study mainly experiments on three different types of cyclone filter. Type A cyclone filter is combined with Ceramic filter material. Type B cyclone filter is combined with titanium dioxide filter material. Type C cyclone filter is combined with commercially available filter. And the experiment mainly focus on compared type A cyclone filter with tubular membrane modules and the other two instruments.
The results are as follow: First, type A cyclone filter’s volume per unit area can go beyond tubular membrane modules after 18 hours. Second, advantages of type B cyclone filter machine are simple structure and easy installation. Last, type C cyclone filter material is cheap and easy to obtain.
Here we compare Cyclone filter with traditional hydrocyclone. The main advantage of traditional hydrocyclone is particle size classification. In cyclone filter experiments, we can found that the efficiency of particle size classification is not reduced due to internal filter material. In particular, in major particle size classification range of about 8-10 um, there is no significant difference. Therefore, the above experiments prove the advantages of the cyclone filter.
第三語言摘要
論文目次
目錄
                                                                頁次
中文摘要		                                          Ⅰ
英文摘要		                                         Ⅱ
目錄	 	                                         Ⅲ
圖目錄		                                        VII
表目錄		                                         X
第一章 緒論		                                 1
  1-1 前言		                                 1
  1-2 薄膜分離技術		                                 2
  1-3 研究動機與目的		                         2
第二章 文獻回顧		                                 4
  2-1 簡述水旋風分離器的發展		                         4
    2-1-1水旋風分離器之結構		                         4
    2-1-2 水旋風分離器之結構與簡介		                 5
    2-1-3 水旋風分離器之規格介紹		                 7
    2-1-4 水旋風分離器分離原理		                 9
    2-1-4 水旋風分離器的優缺點		                10
  2-2 水旋風分離器之特殊現象		                        12
    2-2-1魚鉤現象		                                12
    2-2-2空氣柱現象	                                13
    2-2-3 短路流現象	                                14
    2-2-4 循環流現象		                        14
  2-3 水旋風分離器之數值分析	                                14
    2-3-1無因次群		                                14
    2-3-2平型軌道理論		                        16
    2-3-3流場中固體顆粒受力分析		                17
    2-3-4水旋風分離器內部剪切應力		                18
    2-3-5兩相流動的受力分析		                        20
  2-4 影響水旋風分離器之參數	                                22
    2-4-1幾何結構的影響		                        22
    2-4-2物性參數的影響		                        25
    2-4-3操作參數的影響		                        26
  2-5 薄膜分離	                                        29
    2-5-1薄膜定義		                                29
    2-5-2薄膜種類型式		                        31
    2-5-3薄膜分離		                                33
    2-5-4薄膜上的阻力		                        34
    2-5-5無機薄膜上		                        36
  2-6 掃流過濾	                                        37
    2-6-1掃流過濾之相關研究		                        37
    2-6-2掃流過濾濾速之影響		                        39
第三章 實驗裝置與方法	                                41
  3-1 實驗物料與薄膜管	                                41
  3-2實驗儀器與設備	                                45
  3-3 實驗裝置	                                        47
    3-3-1 旋風濾機裝置	                                47
    3-2-2管式膜裝置	                                56
  3-4 實驗步驟	                                        58
    3-4-1 Type A型旋風濾機	                        58
    3-4-2 Type B型旋風濾機	                        59
    3-4-3 Type C型旋風濾機	                        60
    3-4-4管式膜過濾模組	                                61
    3-4-5薄膜管之清洗	                                62
第四章 結果與討論	                                        62
  4-1 Type A型旋風濾機實驗結果	                        63
    4-1-1 Type A型旋風濾機通量與濃度		        63
    4-1-2 Type A型旋風濾機之分級效率	                65
    4-1-3工作流體濃度不同之影響	                        67
    4-1-4 Type A型旋風濾機和同尺寸水旋風分離器之差異	        68
  4-2 管式膜過濾膜組實驗結果	                                70
    4-2-1 管式膜過濾模組通量與濃度	                        70
    4-2-2 Type A型旋風濾機與管式膜過濾模組濾液通量比較	        71
  4-3 Type B型旋風濾機實驗結果	                        73
    4-3-1 Type A與Type B型旋風濾機濾液通量比較	        73
    4-3-2工作流體種類之影響	                                75
    4-3-3 Type B型旋風濾機和同尺寸水旋風分離器之差異	        76
  4-4 Type C型旋風濾機實驗結果	                        77
    4-4-1 Type C型旋風濾機通量	                        77
    4-4-2工作流體濃度不同之影響	                        78
    4-4-3 Type C型旋風濾機和同尺寸的水旋風之比較	        79
第五章 結論	                                        80
符號說明	                                                82
參考文獻	                                                87

圖目錄
第一章
圖1-1薄膜過濾示意圖		                         2
第二章
圖2-1 水旋風分離器裝置內部流動示意圖		                 6
圖2-2 長錐與短錐水旋風分離器示意圖(a)短錐(b)長錐		 8
圖2-3魚鉤現象示意圖		                        12
圖2-4水旋風分離器LZVV區域圖		                        19
圖2-5水旋風分離器的基本結構圖		                24
圖2-6過濾物質大小和膜過濾關係圖		                24
圖2-7膜過濾程序之分類	                                34
圖2-8薄膜過濾阻力示意圖	                                35
圖2-9提高濾速之方式	                                35
第三章
圖3-1碳化矽粉末之粒徑分佈圖		                        41
圖3-2 TAMI陶瓷薄膜管		                        44
圖3-3長城新元膜陶瓷薄膜管		                        44
圖3-4好安居RO逆滲透濾心		                        45
圖3-5 Type A型旋風濾機分離器尺寸圖	                        48
圖3-6實際Type A型旋風濾機圖   	                        49
圖3-7 Type B型旋風濾機尺寸圖	                        50
圖3-8實際Type B型旋風濾機圖	                                51
圖3-9 Type C型旋風濾機圖	                                52
圖3-10實際Type C型旋風濾機圖	                        53
圖3-11 Type A型旋風濾機整體裝置圖	                        54
圖3-12 Type B型旋風濾機整體裝置圖	                        55
圖3-13 Type C型旋風濾機整體裝置圖	                        55
圖3-14管式膜過濾系統示意圖	                                56
圖3-15實際管式膜過濾系統圖	                                57
第四章
圖 4-1 Type A型旋風濾機蒸餾水與0.3wt%碳化矽濾液通量圖		63
圖 4-2 Type A型旋風濾機濾液通量圖		                65
圖 4-3 Type A型旋風濾機進料、溢流和底流累積粒徑百分比		66
圖 4-4 Type A型旋風濾機實驗的分級效率圖		        66
圖 4-5 0.3wt%、1wt%和3wt%濾液通量比較圖		        67
圖 4-6一般型與Type A型旋風濾機之分級效率比較圖		        69
圖 4-7管式膜濾液通量圖		                        70
圖 4-8 Type A型旋風濾機與管式膜濾液通量比較圖		        72
圖 4-9 Type A型旋風濾機與Type B型旋風濾機濾液通量比較圖		74
圖 4-10 Type B型旋風濾機和一般型水旋風分離器分級效率比較		76
圖 4-11 Type C型旋風濾機蒸餾水濾液通量		        77

表目錄
第二章
表2-1不同模組的單位體積下的比表面積與優缺點		        31
表2-2各種薄膜材質與其特性和應用		                32
表2-3應用角度無機陶瓷膜之分類		                37
第三章
表3-1 TAMI陶瓷薄膜管之性質		                        42
表3-2長城新元膜陶瓷薄膜管之性質	 	                43
表3-3好安居RO逆滲透濾心之性質	   	                43
第四章
表 4-1原液與各時間溢流端與底流端濃度表		                64
表4-2不同工作流體濃度下溢流端與底流端的濃度表		        68
表4-3一般型與Type A型旋風濾機溢流端與底流端的濃度表		69
表4-4管式膜原液和回流液濃度		                        71
表4-5 Type A型旋風濾機與Type B型旋風濾機溢流底流端濃度差異	74
表4-6氫氧化鋁和氫氧化鎳混和工作流體之濃度差異		        75
表4-7 0.3wt%和1wt%碳化矽工作流體之溢流、底流濃度差異		78
表4-8一般型與Type C型旋風濾機溢流端與底流端的濃度表		79
參考文獻
參考文獻

Ahmed, M. M., Ibrahim, G. A., and Farghaly, M. G. (2009) “Performance of a three-product hydrocyclone.” International Journal of Mineral Processing, 91, 34-40.

Bai, Z. -S., Wang, H. -I., and Tu, S. -T. (2009a) “Experimental study of flowpatterns in deoiling hydrocyclone.” Minerals Engineering, 22, 319-323. 

Benitez, F. J., Acero, J. L., Leal, A. I., Gonzalez, M., “The use of ultrafiltration and nanofiltration membranes for the purification of cork processing wastewater, ” J. Hazard. Mater., 162, 1438-1445 (2009).

Bhaskar, K. U., Murthy, Y. R., Raju, M. R., Tiwari, S., Srivastava, J. K., and Ramakrishnan, N. (2007) “CFD Simulation and Experimental Validation Studies on hydrocyclone,” Minerals Engineering, 20, 60-71.

Boysan, F., Ayers, W. H., and Swithenbank, J. (1982) “Fundamental Mathematical Modeling Approach to Cyclone Design,” Transactions of the Institution of Chemical Engineers, 60, 222-230.

Delgadillo, J. A., and Rajamani, R. K. (2005) “Hydrocyclone Modeling: Large Eddy Simulation CFD Approach,” Minerals amd Metallurgical Processing, 22, 225-232. 

Duggins, R. K., and Frith, P. C. W. (1987) “Turbulence Anisotropy in Cyclones,” Filtration and Separation, 24, 394-397.

Dyakowski, T., and Williams, R. A. (1993) “Modelling Turbulent Flow Within a Small-Diameter Hydrocyclone,” Chemical Engineering Science, 48, 1143-1152.

Gill, W. N., Wiley, D. E., Fell, C. J. D., and Fane, A. G., (1988) “Effect of Viscosity on Concentration Polarization in Ultrafiltration,” AIChE J., 34, 1563.

Gonder, Z. B., Kaya, Y., Vergili, I., Barlas, H., “Optimization of filtration conditions for CIP wastewater treatment by nanofiltration process using Taguchi approach, ” Sep. Purif. Technol., 70, 265-273 (2010).

Gupta, R., Kaulaskar, M. D., Kumar, V., Sripriya, R., Meikap, B. C., & Chakraborty, S. (2008) “Studies on the understanding mechanism of air core and vortex formation in a hydrocyclone.” Chemical Engineering Journal, 144, 153-166.

Jaffrin, M. Y., (2008) “Dynamic shear-enhanced membrane filtration : a review of rotating disks rotating membranes and vibrating systems,” Journal of Membrane Science, 324, 7-25.

J.C. Cullivan, R.A. Williams, T. Dyakowski, C.R. Cross. (2004) “New understanding of a hydrocyclone flow field and separation mechanism from computational fluid dynamics,” Minerals Engineering, 17, 651–660.

J.K. Srivastava, N. Ramakrishnan. (2007) “CFD simulation and experimental validation studies on hydrocyclone,” Minerals Engineering, 20, 60-71.

Kang, S. K., and Choo, K. H., (2003) “Use of MF and UF Membrane for Reclamation of Glass Industry Wastewater Containing Colloidal Clay and Glass Particles,” Journal of Membrane Science, 223, 89-103.

Luo J. Q., Wei, S. P., Su, Y., Chen, X. R., Wan, Y. H., (2009) “Desalination and recovery of iminodiacetic acid (IDA) from its sodium chloride mixtures by nanofiltration, ” J. Membr. Sci., 342, 35-41.

Majumder, A. K., Yerriswamy, P., and Barnwal, J. P. (2003) “The ‘Fish-Hook’ Phenomenon in Centrifugal Separation of Fine Particles,” Minerals Engineering, 6, 1005-1007.

Matvienko, O. V., and Dueck, J. (2006) “Numerical Study of the Separation Characteristics of a Hydrocyclone under Various Conditions of Loading of the Solid Phase,” Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 40, 203-208.

M.A. Hararah, E. Endres, J. Dueck, L. Minkov c, T. Neesse.(2010) “ Flow conditions in the air core of the hydrocyclone,” Minerals Engineering, 23, 295-300.

Mulder, M., (1991) “Basic Principles of Membrane Technology,” Kluwer
Academic Publisher, 309.

Murkes, J., (1983) “Parafiltration- A New Advanced Filtration Technology,” Filtration and Separation, 20, 21

Nageswararao, K. (2000) “A Critical Analysis of the Fish-Hook Effect in Hydrocyclone Classifiers,” Chemical Engineering Journal, 80, 251-256. 

Narasimha, M., Brennan, M., and Holtham, P. N. (2006) “Large eddy simulation of hydrocyclone-prediction of air-core diameter and shape,” International Journal of Mineral Processing, 80, 1-14.

Rushton, A., and G. S. Zhang, (1988) “Rotary Microporous Filtration,” Desalination, 70, 379-394.

Svarovsky, L. (1984) “Hydrocyclone,” Holt, Rinehart and Winston Ltd, London. 

Svarovsky, L. (1990) “Solid-Liquid Separation,” 3rd ed., Butterworths, London 

Thew M.T.Hydrocyclone redesign for liquid-liquid separation using hydrocyclone:an experimental research for optimum dimensions.Journal of Petroltlna Science andEngineering,1994.1 1:37-50

Trawinski, H. F. (1977) “Solid/Liquid Separation Equipment Scale up,” Ed. D. B. Purchas, Uplands Press, England, 241-286.

Wakeman, R. J., and Tarleton, E. S., (1994) “Understanding Flux Delcline in Crossflow Microfiltration: Part II-Effect of Process and Parameter,” Transactions of the Institution of Chemical Engineers, 72, Part A, p.431-440.

Wang, B., Chu, K.W., and Yu, A. B. (2007) “Numerical Study of Particle-Fluid Flow in A Hydrocyclone,” Industrial and Engineering Chemistry Research, 46, 4695-4705.

Wang, B., Chu, K.W., Yu, A. B., Vince, A., Barnett, G.D., Barnett, P.J.(2011) “Computational study of the multiphase flow and performance of dence medium cyclones:Effect of body dimensions,” Minerals Engineering, 24, 19-34.

Xu, P., Wu, Z., Mujumdar, A. S., and Yu, B. (2009) “Innovative hydrocyclone inlet designs to reduce erosion-induced wear in mineral dewatering processes,” Drying Technology, 27, 201-211. 

Yang, G. A. B. and Wakley, W. D. (1994) “Oil-water Separation Using Hydrocyclones: An Experimental Search for Optimum Dimensions,” Oil Gas, 11, 37-50.

Yoshioka, N., and Hotta, Y., (1955) “Liquid Cyclone As A Hydraulic Classifier,” Chemical Engineering Japen, 19(12),623 .

Yoshioka, H., S., Fukui, K.,and Kobayashi, A. (2004) “Effect of Apex Cone on Particle Classification Performance of Cyclone Separator,” Journal of the Chinese Institute of Chemical Engineers,,35,41-46 

Zhi-shan Bai, Hua-lin Wang *, Shan-Tung Tu. (2009) “Experimental study of flow patterns in deoiling hydrocyclone,” Minerals Engineering, 22, 319-323.

田民波 (2007) “薄膜技術與薄膜材料”,五南圖書出版股份有限公司,第846頁

劉凡清、范德順和黃鍾 (2000) “固液分離與工業水處理”,中國石化出版社,第185-187頁 

呂維明、呂文芳,“過濾技術”,高立圖書有限公司,(1994)

郭文正、曾添文 (1988) “薄膜分離”,高立圖書有限公司,第3頁

徐會 (2007) “水力旋流器的多項流模擬及實驗研究”,碩士學位論文,遼寧科技大學機械設計及理論

許益嘉 (2005) “無機奈米管式薄膜於巨型分子溶液中分離胺基酸之探討”,碩士學位論文,淡江大學化學工程與材料工程學系

趙慶國和張明賢 (2003) “水力旋流器分離技術”,化學工業出版社

陳建宏 (2010) “溢流管之幾何結構對水旋風分離器澄清效果的影響”,碩士學位論文,淡江大學化學工程與材料工程學系 

陳怡任 (2009) “水旋風分離器流場測量與模擬暨新型水旋風分離器之研究”,碩士學位論文,淡江大學化學工程與材料工程學系

任連城、梁政、梁利平和龍道玉 (2005) “過濾式水力旋流器方案設計”,西南石油學院學報,27(1),82-85
王楚翹 (2010) “水旋風分離器及薄膜水旋風分離器之三相流模擬”,碩士學位論文,淡江大學化學工程與材料工程學系

王生貴 (2006) “水力旋流器分離過程隨機特性的研究” ,碩士學位論文,四川大學化工過程機械
論文全文使用權限
校內
校內紙本論文立即公開
同意電子論文全文授權校園內公開
校內電子論文立即公開
校外
同意授權
校外電子論文立即公開

如有問題,歡迎洽詢!
圖書館數位資訊組 (02)2621-5656 轉 2487 或 來信