化工原理机械分离ppt课件.ppt

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1、第三章颗粒流体力学基础与机械分离3.1概述1、非均相物系：物系内部存在相界面，且界面两侧的物理性质完全不同，如：气态非均相物系：含尘、含雾气体液态非均相物系：悬浮液、乳浊液3.1概述2、分散质（分散相）：非均相物系中，处于分散状态的物质。p94如悬浮汽中的固体颗粒。3、分散介质（连续相）：包围分散质的处于连续状态的流体。如悬浮液中的液体p944、非均相物系的分离依据：分散质与分散介质之间物性的差异，如密度，颗粒粒径等。5、分离方法——机械法，使分散质与分散介质之间发生相对运动实现分离。3.1概述6、非均相物系分离的目的1）收取分散质2）净化分散介质3.1概述3.2单

2、颗粒与颗粒群的几何特性一、单颗粒p941、球形：参量：直径dp体积：V=πdp3/6m3表面积：S=πdp2m2比表面积：a=S/V=6/dp1/m2、非球形：p95参量：等体积当量直径de,v形状系数（球形度）ψde,v=(6V/π)1/3体积：V=πd3e,v/6m3ψ=πd2e,v/SS=πd2e,v/ψm2a=s/v=6/ψde,v1/m1、筛分分析小颗粒会穿过筛孔，而大颗粒被筛孔截留，达到粒径分析的目的。2、平均直径需解决的问题：颗粒群的平均值或当量值思路：以表面积相等为准则公式推导二、颗粒群的几何特性p983－6式二、颗粒群2）床层的空隙率εε＝（床层体

3、积-颗粒所占的体积）/床层体积＝空隙体积/床层体积ε表示床层中颗粒堆积的疏密程度，ε大疏松，ε小紧密ε＝ε（颗粒的形状、粒度分布，充填方式）一般乱堆0.47＜ε＜0.73、床层特性1）固定床层：有众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒层。堆积密度：单位体积固定床内固体颗粒的质量真实密度：颗粒的密度3、床层的各向同性：床层均匀，各部分ε相等ε＝截面空隙面积/截面总面积4、床层的比表面床层比表面积aB：单位体积床层具有的颗粒的表面积二、颗粒群颗粒比表面积a：单位体积颗粒具有的表面积1m3床层aB＝（1－ε）a3.3流体通过固定床层的流动一.床层的当量直径及压强降流体流过颗粒床

4、层时，颗粒床层中空隙所形成的流体通道的结构非常复杂，弯弯曲曲、纵横交连，其截面的形状和大小变化无常，很不规则，难以如实精确描述，必须采用简化的模型化方法来处理。1、简化物理模型仿照流体在管道中流动的情况，将颗粒床层的复杂空隙结构看成是由整块床层挖出许多平行细管组成。简化物理模型的特点（1）空隙率相等。（各通道的直径等于原床层空隙的当量直径）圆管中体积为原床层的空隙体积，或平行细管所占的总截面等与原床层的自由截面积。（2）全部细管的内表面（即润湿表面）为床层中全部颗粒的总表面积。（3）压降相同（等效）△pmL△pmLeu(空速)实际过程简化物理模型deu(空速)u1=

5、u/ε2.床层的压降P99式(3-8)对简化的物理模型进行数学模型，建立数学模型，引入模型参数',需要通过实验确定。3.模型参数的确定一过滤基本原理过滤介质滤饼滤浆滤液3.4过滤固液(气)混合物，在外力驱动下通过多孔介质，颗粒截留，液（气）体通过p100-1013.3过滤名词：过滤介质；滤浆；滤渣(饼)；滤液过程推动力：重力；压力(差)；离心力过滤介质滤饼滤浆滤液二、过滤的分类1）饼层过滤（滤饼过滤）：悬浮液中固体颗粒的体积百分数大于1%特点：“架桥”现象形成滤饼层滤饼增厚增加,阻力增加,速度减慢滤饼层形成后，滤液由浑浊变为清澈过滤介质：滤布、金属丝网等2）深

6、层过滤（深床过滤）：适用于悬浮液中固体颗粒的体积百分数小于0.1%且固体颗粒粒径较小的场合。特点：p113不形成滤饼，粒子粘附在孔道壁面上而被截留整个过滤过程中过滤阻力不变过滤介质：细小坚硬的固体颗粒堆积生成的固定床粒状介质：细纱、石棉、硅藻土等多用于深床过滤。多孔道固体介质：多孔陶瓷，多孔塑料3）动态过滤：P113料浆流向滤液流向料浆流向滤液流向传统过滤动态过滤滤饼过滤介质三、滤饼过滤1）过滤介质：多孔物质，它是滤饼的支承物，它应具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力种类：织物介质（滤布）：棉、毛、丝、麻、玻璃丝网、金属丝网等。2）滤饼：滤饼是由被截留下来的颗粒垒

7、积而成的固定床层，随着过滤操作的进行，滤饼的厚度与流动阻力都逐渐增加。种类：不可压缩滤饼：颗粒不易变形，∆p↑→ε不变，单位厚度床层的流动阻力恒定，如硅藻土可压缩滤饼：颗粒易变形，∆p↑→ε↓压缩性↑，过滤程度↓如Al(OH)33)助滤剂:将某种质地坚硬且能形成疏松床层的另一种固体颗粒预先涂于过滤介质上，或者混入悬浮液中，以形成较为疏松的滤饼，使滤液得以畅流。四、过滤设备1.过滤设备种类按操作方式：间歇式：连续式：按压强差压滤吸滤离心过滤机2.加压叶滤机3.板框压滤机五、物料衡算p101设过滤面积Am2，滤液Vm3，滤饼厚度Lm，滤饼空隙率ε悬浮液:滤液V（V+