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文档简介

《生化分离工程》固液分离沉降、离心、过滤3.固液分离·3.1沉降32离心33过滤由于固液悬浮液中的分散相和连续相具有不同的物理性质,故丁业上一般都采用机械方法将两相进行分离。要实现这种分离,必须使分散相和连续相之间发生相对运动。根据两相运动方式的不同,机械分离可按两种操装汤的记样包括述人重降逼增称男克棒分动作用是重力动力主霎嘉惯性离心力般也称为沉降分离;离心沉降的推般也称为离心分离固体颗粒受限制而液体作相对动的过程称为过滤。实现过滤操作的外力可以是重力、压强差或愦性离心力因此,过滤又可分为重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。对于这两种机械分离煮取法王固体颗粒和液体两相之间的密度差,而后者实现的前提应具有过滤介质。31沉降沉降是固液悬浮液失稳的一种现象,因为固体和液体间有密度差存在,若固体和液体间的密度差大于零,固体颗粒在悬浮液中受重力的作用下沉,经过一定时间的沉降,悬浮液分为上部澄清的液体层及下部被液体浸透的固体带。沉降作为一种固液分离的方法,广泛应用在制药、环保、化工、矿业、冶金等许多工业领域。利用重力沉降性质进行固液分离,由于借助的是地心引力而无须外加能量,理论上讲是最经济的方法。当然若欲达到有效的分离,首先须提供足够的沉降面积其次为了加快固体颗粒的终端沉降速度需采用凝聚与絮凝技术。而对于由更小的颗粒及粘度较高的溶液构成的悬浮液,仅靠絮凝技术仍难以达到固液分离的要求时,则需要人为引入离心力以增强固体颗粒沉降的推动力,即为离心沉隆。3.1.1沉降分离理论沉降分离只是一个物理过程,属于过程工程中的一个单元操作。沉降速度是固液分离理论中的一个重要的基本概念。如果实现沉降过程的推动力是重力,则称重力沉降速度;若推动力为离心力则称离心沉降速度。下面着重介绍重力沉降速度的计算公式。设想一个表面光滑的球形颗粒置于静止的流体介质中,若颗粒的密度ρ大于流体的密度ρ,则颗粒将在流体中作下沉运动。显然,作用于颗粒上有三种力(见图1):FFg图1下沉颗粒的受力分析F浮力Fb=/6dPgFb阻力重力F=r/6d3p,gF式中粒径—阻力系数,无因次量A—颗粒在垂直于运动方向的平面上的投影面积,对于球形颗粒A=/4d;一颗粒与流体间的相对运动速度按牛顿定律,应用F&-Fb-F=ma或z/6d,8-z/6dp4<2(pD)=/6d3p,a(1式中m、a分别为颗粒的质量和加速度颗粒的沉降过程应分为两个阶段,起初为加阶段:面后为等速阶段等速阶段中颗粒相对流体的速度称为沉降速度(terminalsettlingvelocity),它是加速阶段终了时颗粒相对于流体的速度由于工业上沉降操作所处理的颗粒较小,因而颗粒与流体间的接触面积相对甚大,故阻力随速度增长很快,可在极短时间内便与净重力

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