化工原理_第三章_机械分离与固体流态化

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1、目录第三章机械分离与固体流态化第一节筛分一、颗粒的特性二、颗粒群的特性三、筛分第二节沉降分离一、沉降原理二、沉降设备1化工原理》电子教案/目录目录第三节过滤一、概述二、过滤基本方程三、过滤常数的测定四、滤饼洗涤五、过滤设备及过滤计算习题课2化工原理》电子教案/目录目录第四节离心分离第五节固体流态化一、什么是流态化二、流化床的两种形态三、流化床的主要特性小结第三版第18次印刷的教材更正3化工原理》电子教案/目录第三章机械分离与固体流态化混合物均相混合物非均相混合物物系内部各处物料性质均匀而且不存在相界面的混合物。例如：互溶溶液及混合气体物系内部有隔开两相的界面存在且界面两侧的物料性质

2、截然不同的混合物。例如固体颗粒和气体构成的含尘气体固体颗粒和液体构成的悬浮液不互溶液体构成的乳浊液液体颗粒和气体构成的含雾气体4非均相物系分散相分散物质处于分散状态的物质如：分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡连续相分散相介质包围着分散相物质且处于连续状态的流体如：气态非均相物系中的气体液态非均相物系中的连续液体分离机械分离沉降过滤不同的物理性质连续相与分散相发生相对运动的方式分散相和连续相5第一节筛分一、颗粒的特性----分离固体颗粒群大小（粒径）形状表面积球形颗粒非球形颗粒直径dp当量直径，如体积当量直径deV球形度6第一节筛分二、颗粒群的特性粒度分布-----频率分布曲线（见下

3、图）、累计分布曲线(如图3-1所示)。频率分布曲线7二、颗粒群的特性平均直径表面积平均直径----每个颗粒平均表面积等于全部颗粒的表面积之和除以颗粒的总数长度平均直径体积平均直径----每个颗粒平均体积等于全部颗粒的体积之和除以颗粒的总数体积表面积平均直径----每个颗粒的平均比表面积等于全部颗粒的比表面积平均值8三、筛分泰勒（Tyler）标准筛------其筛孔大小以每英寸长度筛网上的孔数表示，称为“目”。例如100目的筛即指每英寸筛网上有100个筛孔。目数越大，筛孔越小。筛网用金属丝制成，孔类似正方形。将几个筛子按筛孔从大到小的次序从上到下叠置起来，最底下置一无孔的盘--

4、---底盘。样品加于顶端的筛上，摇动或振动一定的时间。通过筛孔的物料称为筛过物，未能通过的称为筛留物。筛留物的直径等于相邻两号筛孔宽度的算术平均值，将筛留物取出称重，可得样品质量分率分布曲线。标准筛筛分返回目录9第二节沉降分离一、沉降原理1、自由沉降极短，通常可以忽略该段的颗粒运动速度称为沉降速度，用u0表示。加速段：等速段：浮力Fb曳力FD质量力Fc颗粒在流体中沉降时受力---单个颗粒在无限流体中的降落过程重力沉降速度：以球形颗粒为例设颗粒的密度为ρs，直径为d，流体的密度为ρ，10重力浮力而阻力随着颗粒与流体间的相对运动速度而变，可仿照流体流动阻力的计算式写为：11(a)颗粒

5、开始沉降的瞬间，速度u=0，因此阻力Fd=0，a→max颗粒开始沉降后，u↑→Fd↑；u→ut时，a=0。等速阶段中颗粒相对与流体的运动速度ut称为沉降速度。当a=0时，u=ut，代入（a）式——沉降速度表达式12阻力系数ξ通过因次分析法得知，ξ值是颗粒与流体相对运动时的雷诺数Ret的函数。对于球形颗粒的曲线，按Ret值大致分为三个区：a)滞流区或托斯克斯(stokes)定律区（10–4＜Ret<1）——斯托克斯公式13——艾伦公式c)滞流区或牛顿定律区（Nuton）（103＜Ret＜2×105）——牛顿公式b)过渡区或艾伦定律区（Allen）（1＜Ret<103）14152、实际

6、沉降在前面介绍的各种沉降速度关系式中，当颗粒的体积浓度小于0.2%时，理论计算值的偏差在1%以内，但当颗粒浓度较高时，由于颗粒间相互作用明显，便发生干扰沉降，自由沉降的公式不再适用由于壁面效应，实际沉降速度小于自由沉降速度。干扰沉降壁面效应当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时，（例如在100倍以上）容器效应可忽略，否则需加以考虑。16非球形颗粒的沉降球形度越小，沉降速度越小；颗粒的位向对沉降速度也有影响。球形度对于球形颗粒，φs=1，颗粒形状与球形的差异愈大，球形度φs值愈低。对于非球形颗粒，雷诺准数Ret中的直径要用当量直径de代替。颗粒的球形度愈小，对应于同一Ret值的阻力系数ξ愈大但

7、φs值对ξ的影响在滞流区并不显著，随着Ret的增大，这种影响变大。17沉降速度的计算试差法假设沉降属于层流区方法：utRetRet＜1ut为所求Ret＞1艾伦公式求ut判断……公式适用为止18例：试计算直径为95μm，密度为3000kg/m3的固体颗粒分别在20℃的水中的自由沉降速度。解：1）在20℃水中的沉降。用试差法计算先假设颗粒在滞流区内沉降，附录查得，20℃时水的密度为998.2kg/m3,μ=1.005×10-3Pa.s核算流型原假设滞流区正确，求得的沉降速