第七章 非均相物系的分离

第七章非均相物系的分离第一页，共二十一页，2022年，8月28日7.1非均相物系与分离方法7.1.1非均相物系的类别概念：由不同的相组成的物系。分散质（内相）、分散剂（外相）7.1.2非均相物系分离方法分类1.重力沉降分离：降尘气道、降尘室、锥形沉降器、槽形沉降器等。2.离心沉降分离：旋风分离器、机械旋转除尘器、旋液分离器、沉降式离心机等。3.过滤：袋滤器、陶瓷过滤器、板框过滤机、真空过滤机、叶滤机等。

分散质分散剂固体液体气体液相悬浮液乳浊液泡沫气相粉尘或烟尘雾第二页，共二十一页，2022年，8月28日7.2分离效率7.2.1总分离效率ET表示分离器的分离效率。7.2.2分级分离效率Ep

按颗粒的各种粒度分别表示其被分离下来的质量分率。分级分离效率曲线7.2.3分级分离效率与总效率的关系第三页，共二十一页，2022年，8月28日7.3重力沉降分离7.3.1重力沉降速度的计算及阻力系数沉降速度一般式：

ξ＝f(ρ,μ,d,u0)ξ＝f(Re0)层流区ξ＝24/Re0Stokes定律过渡流区ξ＝18.5/Re00.6Allen定律湍流区ξ＝0.04Newton定律高度湍流区ξ≈0.1第四页，共二十一页，2022年，8月28日重力沉降速度计算方法：1.假设颗粒沉降处于层流区（对于一般颗粒多数情况如此），应用公式计算出初步沉降速度u’0；2.根据计算出初步雷诺数Re’p;3.对初步雷诺数Re’p进行复验。

简化计算法：1.计算出层流区与过渡流区间颗粒沉降的临界直径dc;计算出过渡流区与湍流区间颗粒沉降的临界直径d’c;判断颗粒沉降所属区域：d

＜dc层流区dc≤d＜d’c过渡流区d≥d’c湍流区3.计算颗粒沉降速度。第五页，共二十一页，2022年，8月28日习题：

求直径为30μm的球形石英颗粒在20℃的空气中的沉降速度。（已知石英颗粒的密度为2650kg/m3,空气在20℃的粘度为1.85×10－５Pa·S，标准状态下空气的密度为1.293kg/m3。）第六页，共二十一页，2022年，8月28日7.3.2沉降器的构造沉降器结构简单，易建造，流体阻力小，一般为20～100Pa。但因占地面积大，收尘效率低，故一般只用于收集500μm以上的粗大尘粒，适于高浓度和腐蚀性大的粉尘作初次收尘设备使用，用于减轻第二级收尘设备的负荷。第七页，共二十一页，2022年，8月28日7.3.3除尘室设计及生产能力的计算含尘气体流过除尘室的时间：τ’=除尘器长度/气流速度固体粒子沉降到除尘室底部所需时间：τ=除尘器高度/颗粒沉降速度根据可分离条件：τ’≥τ

生产能力：Vs=bHu=blu0=Au0由此可知，除尘室的生产能力在理论上与其高度无关，而仅与其水平截面积和尘粒的沉降速度有关。

除尘室设计计算步骤第八页，共二十一页，2022年，8月28日7.3.4增稠器的操作原理与构造一、沉降浓缩（沉淀浓缩）：－－稀悬浊液用重力沉降分离成淤泥和较澄清溢流的操作。沉降浓缩得到特别澄清溢流时，称为澄清化。A层：澄清层B层:凝聚层C层：过渡层D层：颗粒紧密堆积凝聚良好时，AB界限明显。凝聚不良时，AB界限不明显。AB界面的沉降速度等于干扰沉降速度。第九页，共二十一页，2022年，8月28日二、增稠器

增稠器：处理液体非均相物系的沉降器。作用：能连续地浓缩固体浓度低的大量泥浆，作为过滤大量悬浮液之前的必要的预处理过程使用。缺点：占地面积大，笨重，不紧凑。

第十页，共二十一页，2022年，8月28日与间歇沉降相同，在稳定状态下形成A、B、C、D层。第十一页，共二十一页，2022年，8月28日7.3.5增稠器生产能力的计算增稠器生产能力通常以澄清液流出量V1（m3/s）表示。根据沉降条件：τ’≥τ可以知道，增稠器以澄清液流量表示的生产能力与高度无关，仅由悬浮液中粒子的沉降速度及的截面积决定。第十二页，共二十一页，2022年，8月28日7.4离心沉降分离

7.4.1离心沉降速度的计算

由沉降速度的一般式：可得颗粒作离心沉降时沿径向的沉降速度：第十三页，共二十一页，2022年，8月28日离心分离－－在离心力场中进行沉降分离和过滤脱水等的单元操作。离心沉降机：离心力场中的沉降。用于悬浊液中微细粒子群或密度差小的液－液乳胶的分离。对于粉尘从气流中分离而言，气固分离设备实际上就是除尘设备。气固分离问题普遍存在于许多工业生产过程之中，它不仅直接影响企业的经济指标，更具有重要的环保意义。第十四页，共二十一页，2022年，8月28日收尘效率

收尘效率是指收尘器的效率，它是评价收尘器性能的重要指标，也是选择使用收尘器的主要依据。第十五页，共二十一页，2022年，8月28日7.4.2沉降式离心机7.4.3旋风式分离器7.4.4旋液分离器第十六页，共二十一页，2022年，8月28日7.5过滤7.5.1过滤的概念用过滤介质捕集分离液体中不容性悬浊颗粒的操作称为过滤。

按用途分为：滤饼过滤－悬浊液的浓度相当高，在过滤介质表面形成的滤饼中，如有1％以上的固体颗粒，约占3％～20％的体积起过滤作用者称为滤饼过滤。澄清过滤－当过滤0.1％以下至百万分之几的极薄悬浊液时，颗粒被捕收于过滤介质的内部或表面，几乎不生成滤饼，其目的在于提取澄清液，称澄清过滤。第十七页，共二十一页，2022年，8月28日滤餠过滤：约3％～20％的颗粒体积起过滤作用。第十八页，共二十一页，2022年，8月28日7.5.2过滤理论与过滤计算一、过滤速率康采尼方程：二、过滤基本方程三、过滤操作计算：实用过滤方程1.恒压过滤方程V2+2VVe=KA2τ2.恒速过滤方程2V2+2VVe=K