化工原理上册天津大学柴诚敬25－26学时课件

第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.1

沉降分离原理及设备3.1.1

颗粒相对于流体的运动3.1.2重力沉降3.1.31惯性离心力作用下实现的沉降过程称为离心沉降。颗粒受到三个力颗粒与流体在径向上的相对速度向心力惯性离心力阻力一、离心沉降速度及分离因数颗粒的圆周运动速度2上述三个力达到平衡时：平衡时颗粒在径向上相对于流体的运动速度ur便是它在此位置上的离心沉降速度：离心沉降速度(3-35)一、离心沉降速度及分离因数3二、离心沉降设备1.旋风分离器（1）旋风分离器的结构与操作原理动画155（2）旋风分离器的性能①临界粒径旋风分离器的进气口宽度旋风分离器的进口气速气流的有效旋转圈数临界粒径是判断旋风分离器分离效率高低的重要依据。临界粒径越小，说明旋风分离器的分离性能越好。二、离心沉降设备6②分离效率总效率η0

粒级效率ηpi

二、离心沉降设备7同一型式且尺寸比例相同的旋风分离器曲线相同，因此此曲线估算旋风分离器的效率较为方便。二、离心沉降设备9图3-11标准旋风分离器的曲线二、离心沉降设备10③压力降阻力系数标准旋风分离器为8操作温度，颗粒密度、粒径、进口气速度及粉尘浓度等情况。④影响旋风分离器性能的因素二、离心沉降设备11XLP/B型二、离心沉降设备13XLK型(扩散式)二、离心沉降设备14（4）旋风分离器的选用首先应根据系统的物性，结合各型设备的特点，选定旋风分离器的类型；然后依据含尘气的体积流量，要求达到的分离效率，允许的压力降计算决定旋风分离器的型号与个数。二、离心沉降设备15第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2过滤分离原理及设备3.2.1流体通过固体颗粒床层的流动17一、固体颗粒群的特性颗粒群的粒度分布筛分是用单层或多层筛面将松散的物料按颗粒粒度分成两个或多个不同粒级产品的过程。分布函数Fi定义为第i层筛网的筛过量占样品总量的质量分数，以dpi为横坐标，Fi为纵坐标得到的曲线即为分布函数曲线。筛分分布函数18频率函数一、固体颗粒群的特性图3-16颗粒的分布函数曲线和频率函数曲线19二、固体颗粒床层的特性1.床层的空隙率空隙率以ε表示，即212.床层的自由截面积床层截面上未被颗粒占据的流体可以自由通过的面积，称为床层的自由截面积。3.床层的比表面积床层的比表面积是指单位体积床层中具有的颗粒与流体接触的表面积。若忽略床层中颗粒间相互重叠的接触面积。

二、固体颗粒床层的特性22床层的比表面积也可用颗粒的堆积密度估算，即二、固体颗粒床层的特性颗粒的堆积密度颗粒的真实密度23依照非圆形管当量直径的定义，可推出（3-49）二、固体颗粒床层的特性25三、流体通过固体颗粒床层（固定床）的压降流体通过固定床的压力降主要有两方面：一是流体与颗粒表面间的摩擦作用产生的压力降。二是流动过程中，孔道截面积突然扩大和突然缩小以及流体对颗粒的撞击产生的压力降。26第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2过滤分离原理及设备3.2.1流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2过滤操作的原理29过滤是在外力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。过滤30图3-17过滤操作示意图动画1631一、过滤方式1．饼层过滤2．深床过滤3．膜过滤√饼层过滤时发生“架桥”现象图3-1832二、过滤介质（1）对过滤介质的性能要求具有足够的机构强度和尽可能小的流动阻力，同时，还应具有相应的化学稳定性，耐腐蚀性和耐热性。应用于食品和生物制品过滤的介质还应考虑无毒，不易滋生微生物，易清洗消毒等。（2）工业上常用的过滤介质的种类①织物介质(又称滤布)②堆积介质③多孔固体介质④多孔膜33三、滤饼的压缩性和助滤剂不可压缩滤饼可压缩滤饼当滤饼两侧的压力差增大时，颗粒的形状和颗粒间的空隙不会发生明显变化，单位厚度床层的流动阻力可视作恒定。当滤饼两侧的压力差增大时，颗粒的形状和颗粒间的空隙会有明显的改变，单位厚度饼层的流动阻力随压力差增大而增大。34助滤剂助滤剂是某种质地坚硬而能形成疏松饼层的固体颗粒或纤维状物质，将其混入悬浮液或预涂于过滤介质上，可以改善饼层的性能，使滤液得以畅流。三、滤饼的压缩性和助