化工原理2012-3 非均相 03

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机械分离与固体流态化2生产中常遇的混合物有两大类:均相混合物：常用的分离方法吸收、蒸馏非均相混合物：气态非均相物系液态非均相物系在非均相物系中，处于分散状态的物系相称为分散相；包围分散介质的相称为连续相。3过滤：根据混合物粒度差异，使两相在外力作用和带孔介质截留的综合作用下，达到分离的方法；外力可以是重力、离心力、压力差。非均相物系的分离从工作原理上可分为：沉降：根据混合物两相的密度的不同，在受外力时产生相对运动而达到分离的方法；外力为重力时的沉降为重力沉降；外力为离心力时的沉降为离心沉降。筛分：利用筛网孔径的大小，将不同粒径的颗粒混合物分离4第二节沉降球形颗粒密度为s；直径为d；流体密度为一、重力沉降自由沉降：外力为重力，颗粒之间不相互作用。球形颗粒所受力向上为：Fb+Fd下为：FgFbFdFg

当Fb+Fd<Fg时，向下以加速度运动，Fd增加；

Fb+Fd＝Fg时，匀速运动，此时颗粒的运动速度为沉降速度u0；5根据力平衡原理推出：沉降速度：为粒子与流体相对运动的阻力系数(用量纲分析的方法得到):

＝f〔Re0〕Re0=du0/67层流区，Re0≤０.３(工程10－4<Re0

≤2)

=24/Re0过渡区，2<Re0

≤500=18.5/Re00.6湍流区，500<Re0

≤2×105

=0.44Re0>2×105

时，实验结果无规律8将不同的计算式带入可得不同区域的沉降速度计算公式：层流区：uo=d2(s-)g/18过渡区：u0=0.27[d(s-)gRe00.6/]1/2

湍流区：u0=1.74[d(s-)g/]1/2

非球形颗粒的直径用当量直径de带入计算:

de=(6VP/)1/3

干扰沉降:颗粒沉降时会发生相互影响的沉降。干扰沉降速度用自由沉降速度计算方法计算,用颗粒浓度对所用流体密度、黏度进行校正。910二、降尘室L

0=H/u0

=L/u

>0

L/uH/u0

u=Vs/BHL/(Vs/BH)H/u0

Vs

BLu0即:降尘室的生产能力在理论上只与降尘室的水平截面积和颗粒的沉降速度有关,而与降尘室的高度无关.根据这一点,降尘室的高度只要不卷起尘粒即可;为节约面积常将降尘室做成多层。H11例3-312三、沉降槽1、悬浮液的沉聚过程2、连续式沉降槽的计算A为沉降槽的横截面积,h为清液层的高度，Vs为清液的流量，清液在槽内的停留时间=hA/Vs颗粒从进料口到槽底的沉降时间'=h/u0颗粒从悬浮液中分离出来的条件是:'h/ut

hA/Vs

Vs

u0A13分离固-液悬混物系的重力沉降设备.连续沉降槽操作达到稳定后，单位时间所通入的料浆量等于排出的清液量与沉渣量之和，则各区域的高度维持恒定。14151617三、离心沉降原理二者的差异是产生沉降推动力的加速度不一样，离心沉降为ut2/r，重力沉降为g。离心沉降速度离心沉降的速度为离心力和向心力+阻力平衡时的速度离心沉降和重力沉降的速度式比较:18旋风分离器：19分离性能估计：分离粒径：分离效率：20已知含尘气体中尘粒密度为2300kg/m3，气体温度为500℃（=0.036cP)，流量为1000m3/h。采用标准型旋风分离器，取D=400mm，其他尺寸按图上所列比例决定，试估计临界直径dc。例3-421四、流体阻力：气体通过旋风分离器的压降一般在500~2000Pa。其压力降计算公式：22第三节过滤一、工业过滤：（一）深层过滤和滤饼过滤23（二）、基本概念滤浆或料液:被过滤的悬浮液过滤介质:多孔介质滤液或滤清液:通过介质的液体滤饼或滤渣:被介质截留下来的固体颗粒（三）、滤饼的可压缩性不可压缩滤饼:通过单位床层的流体阻力可视作不变可压缩滤饼:通过单位床层的流体阻力随压力变化24二、过滤基本方程1、过滤速度过滤速度:u=dV/Ad=dq/d1织物介质(滤布)2粒状介质3多孔固体介质助滤剂:增强介质的机械强度（四）、过滤介质252、液体通过滤渣层的流动p=p1+p2

通过滤饼的压力降通过过滤介质的压力降过滤操作分为：恒压过滤恒速过滤滤饼不可压缩滤饼可压缩

L滤饼厚度p滤液在滤饼层前后两侧的压力差

滤液粘度r常量1/m2u滤液在直流通道中的流速26dV/Ad=p/r(L+Le)若过滤介质的阻力相当与滤饼Le厚度的阻力,则：恒压过滤时：滤液流过滤饼时，流通通道的直径和长度用d和l表示，对于一定条件下的滤渣层，de为定值，l与滤渣层的厚度L成一定比例关系：u1=de2p1/32l273、过滤基本方程式若获得单位体积滤液而形成的滤饼体积为c,则任一时间的滤饼厚度L与已获得的滤液体积V的关系为:LA=cVL=cV/A

Le=cVe/A若令K/2=p/rc

dV/d=kA2/2(V+Ve)=KA2/(V+Ve)恒压过滤方程V2+2VVe=KA2q2+2qqe=K284、过滤常数的测定：方法之一：方法之二：将衡压过滤方程微分得：2（q+qe）dq=Kd293031

附图１3233附图２附图２3435三、过滤设备1、板框过滤机的结构和操作:2、转筒真空过滤机的结构和操作

3、叶滤机4、烧结管过滤器5、三足式离心机6、袋滤器36洗涤的方法有：置换法横穿法3738八、间歇过滤计算1、过滤设备的生产能力：间歇过滤过程的操作时间由过滤时间,洗涤时间,辅助时间三部分组成,过滤设备的生产能力(m3/h)为:Vh=V/(+洗+辅)=V/2、过滤时间的计算：用恒压过滤方程式计算393、洗涤时间：横穿法洗涤时，洗涤速度是过滤终了时的速度的1/44、拆装时间：由实际情况定5、最佳操作周期：为过滤和洗涤时间之和等于拆装时间40一个循环中，过滤时间与洗涤时间之和等于辅助时间，则达到一定产量所需的总时间最少，故每操作周期