机械分离与固体流态化课件.ppt

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1、Chap3机械分离与固体流态化非均相物系的分离废气、废液在排放前处理化工生产中，常常需要将混合物加以分离原料的分离提纯或净化→加工反应产物的分离→合格的产品混合物均相混合物非均相混合物物系内部各处均匀且无相界面均相物系分离——传质操作（如蒸馏、吸收、萃取、干燥等）1非均相混合物固体颗粒的混合物悬浮液乳浊液含尘气体（或含雾气体）→沉降、→离心分离→沉降(重力、离心力)→筛分分散相或分散物质连续相或分散介质悬浮在空气中的粉尘：由于分散相和连续相具有不同的物理性质（如：尺寸不同、密度不同），可用机械方法分离非均相混合物过滤Chap3机械分离与固体流态化分散相粉尘连续相空

2、气2§3.1筛分一、单颗粒的特性及表征：颗粒的特性形状大小（粒径）表面积（一）球形颗粒只用直径dP可以表征比表面积3（二）非球形颗粒当量直径球形度1.当量直径等体积当量直径：等表面积当量直径：等比表面积当量直径：§3.1筛分42.形状系数球形度§3.1筛分52.形状不规则颗粒的表征两个参数：二、颗粒群的特性（一）粒度分布某一粒度范围的颗粒的质量分数随粒度的变化关系P87图3-1§3.1筛分注意频率分布曲线与累计分布曲线的区别6（二）平均直径长度平均直径表面积平均直径体积平均直径4.体积表面积平均直径三、筛分泰勒标准筛其它内容自学§3.1筛分7§3.2沉降分离沉降操

3、作是借助某种力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异使之发生相对运动而分离的过程作用力重力惯性离心力重力沉降离心沉降8§3.2沉降分离一、重力沉降原理（一）自由沉降自由沉降：任一颗粒的沉降不因流体中存在其它颗粒而受干扰。即颗粒彼此间相互独立，互不影响。——颗粒稀疏的情况中1.颗粒的受力分析①重力：②浮力：9过程分析：下降开始，u=0→Fd=0→u↑→uo，③阻力：§3.2沉降分离加速运动，Fg-Fb-Fd=0，a=0，匀速运动。10颗粒沉降时分为两种阶段：加速运动阶段和等速运动阶段等速阶段的速度uo即为沉降速度、终端速度工业上，加速阶段忽略不计——沉降速度的表达

4、式关键是求阻力系数ξ§3.2沉降分离112.阻力系数ξ因次分析法（曳力系数）的关系曲线P91图3-2§3.2沉降分离(1)层流区(Reo≤2)：斯托克斯区——斯托克斯公式12(2)过渡区(Reo=2～500)：阿仑区（Allen）——阿仑公式(3)湍流区(Reo=500～2×105)：牛顿区（Newton）ξ=0.44——牛顿公式§3.2沉降分离(4)Reo>2×105后，ξ↓在Reo=(3～10)×105范围内可近似取ξ=0.1，一般达不到13§3.2沉降分离1.沉降速度本质是流体与颗粒的相对运动速度，与颗粒性质和流体性质有关，而与流体速度无关。若流体静止，则沉

5、降速度即为颗粒绝对速度。若流体以u向上运动，则颗粒绝对速度为Note:u0-u2.温度（粘度）影响：层流区：过渡区：湍流区：随Reo增加，液体粘度对沉降速度影响减小。气体：温度升高沉降速度减小；液体：温度升高沉降速度增加。143.沉降速度的计算假设沉降属于层流区u0Re0Re0＜2u0为所求Re0＞2阿仑公式求u0判断……公式适用为止试差法§3.2沉降分离（不是唯一方法）（2）直径影响：层流区：过渡区：湍流区：随Reo增加，颗粒直径对沉降速度影响减小。154.影响沉降速度的因素由于干扰作用，实际沉降速度小于自由沉降速度。由于壁面效应，实际沉降速度小于自由沉降速度。

6、干扰沉降非球形颗粒的沉降壁面效应球形度越小，沉降速度越小。§3.2沉降分离16二、重力沉降分离设备（一）降尘室降尘室气固体系沉降槽液固体系分离气体中尘粒的重力沉降设备。§3.2沉降分离17沉降时间：停留时间：§3.2沉降分离18颗粒分离出来的条件是θ≥θ0极限条件Vs与H无关扁平形的沉降室多层沉降室思考1：为什么降尘室要做成扁平的？§3.2沉降分离or降尘室的处理量19采用n块隔板，生产能力可提高至原来的（n+1）倍。§3.2沉降分离20思考3：能够被100%除去的最小颗粒直径？斯托克斯区自由沉降注意核算！§3.2沉降分离21颗粒在降尘室中的沉降高度与降尘室高度之

7、比等于该尺寸颗粒被分离下来的百分率注意：降尘室内气体流速不应过高，以免将已沉降下来的颗粒重新扬起。特点：结构简单，但设备庞大、效率低，只适用于分离粗颗粒------直径75m以上的颗粒，或作为预分离设备。§3.2沉降分离22（二）沉降槽生产能力，由截面积决定，与其高度无关。强化沉降槽操作：u0↑:加少量电解质→絮凝现象。加热§3.2沉降分离（增稠器）→μ↓→u0↑。23三、离心沉降原理依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程r2r1rOABuurutC离心加速度ar=2r=ut2/r不是常量沉降过程没有匀速段，但在小颗粒沉降时，加速度很小，可近似作为匀速沉降处理受

8、力分析§3