非均相物系的分离和固体流态化正规版资料

第三章非均相物系的分离(fēnlí)和固体流态化第一页，共20页。1.基本概念非均相物系：凡物系内部有隔开两相的界面(jièmiàn)存在，而界面(jièmiàn)两侧的物料性质截然不同者称为～。分散相：非均相物系里，处于分散状态的物质称为分散相。连续相：包围着分散物质而处于连续状态的流体称为连续相。第二页，共20页。均相物系常用的分离方法(fāngfǎ)：精馏、吸收、萃取、干燥、结晶、膜分离、吸附等非均相物系：过滤、沉降根据外力不同：重力沉降、离心沉降第三页，共20页。2.非均相物系分离的目的：（1）回收分散物质(wùzhì)（2）净化分散物质(wùzhì)(3)环境保护和安全生产。第四页，共20页。第一节颗粒及床层的特性3－1－1颗粒的特征一、颗粒的大小(dàxiǎo)及形状（一）单一颗粒1、球形颗粒：对于球形颗粒，通常用直径表示其尺寸，其它尺寸均表示为与直径的关系：体积表面积比表面积第五页，共20页。实际颗粒的体积等于当量球形颗粒的体积时，球形颗粒的直径称为体积当量直径。2、非球形颗粒：常用(chánɡyònɡ)当量直径和形状系数来表示其特征。体积当量直径：实际颗粒的表面积等于当量球形颗粒的表面积时，球形颗粒的直径称为表面积当量直径。表面积当量直径：第六页，共20页。实际颗粒的比表面积等于(děngyú)当量球形颗粒的比表面积时，球形颗粒的直径称为比表面积当量直径。比表面积当量直径：第七页，共20页。颗粒的形状与球形颗粒的差异程度。（二）形状系数（球形度）：对于非球形颗粒，必须有两个参数才能确定其特征，通常选用体积当量直径和形状系数来表征(biǎozhēnɡ)颗粒的体积、表面积和比表面积。即：由于相同体积时球形颗粒的表面积最小，因此任何非球形颗粒的球形度均小于1，对于球形颗粒，s＝1。第八页，共20页。（1）回收分散物质(wùzhì)（二）形状系数（球形度）：非均相物系：过滤、沉降根据外力不同：重力沉降、离心沉降即重力沉降(chénjiàng)和离心沉降(chénjiàng)2、真实密度s：粒子(lìzǐ)体积不包括颗粒间的空隙，气液分离――旋液分离器，沉降离心机（一）颗粒的自由沉降(chénjiàng)（3）工业上通常假设各向同性；则称为粒子(lìzǐ)的真实密度。气液分离――旋液分离器，沉降离心机根据沉降速度的定义，以上(yǐshàng)三个力达到平衡时颗粒在径向上因此加速阶段是指颗粒的相对运动(xiānɡduìyùndònɡ)速度u由0ut的这个阶段。当流体带着颗粒旋转时，如果颗粒的密度大于流体密度，（三）分级(fēnjí)器3－2－1重力沉降(chénjiàng)2、真实密度s：粒子(lìzǐ)体积不包括颗粒间的空隙，颗粒群的平均(píngjūn)比表面积直径：（二）颗粒(kēlì)的平均粒径（颗粒(kēlì)平均直径的计算方法很多）第九页，共20页。3、堆积密度（表观密度）b：粒子(lìzǐ)体积包括颗粒间的空隙，则称为粒子(lìzǐ)的堆积密度。显然，bs三、粒子(lìzǐ)的密度1、密度：单位体积内的粒子(lìzǐ)质量称为粒子(lìzǐ)的密度。2、真实密度s：粒子(lìzǐ)体积不包括颗粒间的空隙，则称为粒子(lìzǐ)的真实密度。第十页，共20页。（4）基本常识：非球形球形，均非均，

边壁中心，乱堆床层在～。3－1－2颗粒床层的特性一、床层的空隙率颗粒床层：由颗粒群堆积而成的、具有一定厚度的静止颗粒层.其疏密程度常用(chánɡyònɡ)空隙率表示：说明：（1）与颗粒形状、大小、均匀程度、堆积方法有关，具体数值由实验获得；（2）的数值直接影响流体流经床层的阻力大小；（3）工业上通常假设各向同性；第十一页，共20页。单位床层体积(tǐjī)具有的颗粒表面积称为床层的比表面积。若忽略颗粒间接触(jiēchù)面积的影响，则：床层的比表面积也可根据堆积(duījī)密度估算：第十二页，共20页。（1）与颗粒形状、大小、均匀程度、堆积方法有（三）分级(fēnjí)器若忽略颗粒间接触(jiēchù)面积的影响，则：连续相：包围着分散物质而处于连续状态的流体称为连续相。直到某一数值时，Fg－Fb－Fd=0,此时u值不再增加而恒定,1、单颗粒运动的受力分析非均相物系：凡物系内部有隔开两相的界面(jièmiàn)存在，而界面(jièmiàn)两侧的物料性质截然不同者称为～。即重力沉降(chénjiàng)和离心沉降(chénjiàng)直到某一数值时，Fg－Fb－Fd=0,此时u值不再增加而恒定,3－1－2颗粒床层的特性则称为粒子(lìzǐ)的真实密度。（2）净化分散物质(wùzhì)在惯性离心力的作用下，颗粒将沿切线方向甩出。设颗粒与中心轴的距离为R，切线速度为uT，3、堆积密度（表观密度）b：粒子(lìzǐ)体积包括颗粒间的空隙，则称为粒子(lìzǐ)的堆积密度。3－2－1重力沉降(chénjiàng)第一节

沉降(chénjiàng)过程沉降(chénjiàng)操作：在某种力的作用下，利用分散相和连续相之间密度的差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。实现沉降(chénjiàng)操作的作用力:即重力沉降(chénjiàng)和离心沉降(chénjiàng)通常是重力和离心力，3－2－1重力沉降(chénjiàng)一、沉降(chénjiàng)速度（一）颗粒的自由沉降(chénjiàng)1、单颗粒运动的受力分析第十三页，共20页。设有一表面光滑的球形颗粒，置于静止的流体介质中，如果颗粒密度大于流体密度，则必发生(fāshēng)相对运动，受力情况如图。假设颗粒的密度为s，直径为d，流体的密度，阻力与相对运动速度u有关，仿照(fǎngzhào)管内流体阻力计算式，可写成如下(rúxià)关系：第十四页，共20页。根据牛顿(niúdùn)第二定律：式中

或：因此加速阶段是指颗粒的相对运动(xiānɡduìyùndònɡ)速度u由0ut的这个阶段。保持为ut的阶段(jiēduàn)称为等速阶段(jiēduàn)。2、沉降的两个阶段当颗粒开始沉降的瞬间

u=0，则Fd=0，此时Fg－Fb0，故加速度a具有最大值，随u值的增加，曳力有一定的数值Fd0，直到某一数值时，Fg－Fb－Fd=0,此时u值不再增加而恒定,第十五页，共20页。Vs≤A∙ut

为满足除尘要求，气流的停留时间至少与颗粒的沉降(chénjiàng)时间相等，即：若降尘室设置(shèzhì)n层水平隔板，则多层降尘室的生产能力为：上式表明：对一定物系,降尘(jiàngchén)室的处理能力只取决于降尘(jiàngchén)室的底面积，而与高度无关。因此降尘(jiàngchén)室常设计成扁平形，或在室内设置多层水平板。第十六页，共20页。为避免沉降颗粒被重新卷起，通常板间距∆H≥40mm，且一般使气流流动(liúdòng)处于层流区。降尘室第十七页，共20页。1、

沉降(chénjiàng)槽的构造与操作

2、

浓悬浮液的沉聚过（二）沉降(chénjiàng)槽（三）分级(fēnjí)器第十八页，共20页。3－2－2离心(líxīn)沉降依靠惯性离心力的作用(zuòyòng)二实现的沉降过程称为离心沉降分类(fēnlèi)：气固分离――旋风分离器；气液分离――旋液分离器，沉降离心机一、惯性离心力作用下的沉降速度

当流体带着颗粒旋转时，如果颗粒的密度大于流体密度，在惯性离心力的作用下，颗粒