《非均相混合物分离》PPT课件

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1、第3章非均相混合物的分离及固体流态化3.1概述3.2颗粒及颗粒床层的特性3.3沉降分离基础知识3.4固体流态化11.描述非球形颗粒的参数2.颗粒沉降阶段划分3.沉降速度（带出速度）4.固体流态化的基本概念5.流化床的主要特征6.流化床的操作范围本章应重点掌握的内容23.1概述一、非均相混合物的分类二、非均相混合物的分离方法三、非均相混合物分离的目的3具有不同物理性质(如密度差别)的分散物质和连续介质所组成的物系称为非均相混合物或非均相物系。非均相混合物分散相或分散物质：处于分散状态的物质，如分散于流体

2、中的固体颗粒、液滴或气泡。连续相或连续介质：包围分散物质且处于连续状态的物质。一、非均相混合物的分类（p130）4根据连续相的状态，非均相物系分为两种类型：①气态非均相物系，如含尘气体、含雾气体等；②液态非均相物系，如悬浮液、乳浊液及泡沫液等。机械分离方法，即利用非均相混合物中两相的物理性质（如密度、颗粒形状、尺寸等）的差异，使两相之间发生相对运动而使其分离。二、非均相混合物的分离方法机械分离方法过滤沉降51.沉降颗粒相对于流体(静止或运动)运动而实现悬浮物系分离的过程。沉降操作的作用力沉降离心沉降重力

3、沉降重力惯性离心力2.过滤流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过程。依实现过滤操作的外力不同，过滤操作又可分为6过滤重力过滤加压过滤真空过滤离心过滤过滤操作的外力重力压强差压强差惯性离心力非均相混合物分离的应用：①收集分散物质；②净化连续介质；③环境保护与安全生产。三、非均相混合物分离的目的73.2颗粒及颗粒床层的特性3.2.1颗粒的特性3.2.2颗粒床层的特性3.2.3流体通过床层流动的压降81.球形颗粒比表面积体积表面积球形颗粒的尺寸由直径d确定。3.2.1颗粒的特性（p131）一、单一颗粒特

4、性m3m2m2/m39需要大小和形状两个参数来描述其特性。(1)体积当量直径实际颗粒的体积VP等于当量球形颗粒的体积V，则体积当量直径de定义为(2)球形度颗粒的实际表面积与该颗粒体积相等的球体的表面积非球形颗粒球形颗粒，,m2.非球形颗粒10比表面积体积表面积一、单一颗粒特性m3m2m2/m3非球形颗粒的特性参数，即11工业中遇到的颗粒大多是由大小不同的粒子组成的集合体，称为非均一性粒子或多分散性粒子；而将具有同一粒径的颗粒称为单一性粒子或单分散性粒子。1.粒度分布不同粒径范围内所含粒子的个数或质量，

5、即粒径分布。二、颗粒群的特性（p152）2.颗粒的平均直径粒群的平均直径计算式为xi——悬浮物系中分散相的质量分数,m12由颗粒群堆积成的床层疏密程度可用空隙率来表示，其定义如下:影响空隙率ε值的因素非常复杂，诸如颗粒的大小、形状、粒度分布与充填方式等。一般乱堆床层的空隙率在0.47～0.70之间。3.2.2颗粒床层的特性（p153）一、床层的空隙率13单位床层体积具有的颗粒表面积称为床层的比表面积ab(m2/m3)。若忽略颗粒之间接触面积的影响，则式中a——颗粒的比表面积，m2/m3床层的比表面积也可

6、用颗粒的堆积密度估算，即颗粒的堆积密度颗粒的真实密度二、床层的比表面积14床层截面上未被颗粒占据的、流体可以自由通过的面积，称为床层的自由截面面积。3.2.3流体通过床层流动的压降（p155）一、床层的简化模型简化模型是将床层中不规则的通道假设成长度为L、当量直径为deb的一组平行细管，并且规定：①细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积；②细管的内表面积等于颗粒床层的全部表面积。三、床层的自由截面积15在上述简化条件下，以1m3床层体积为基准，细管的当量直径deb可表示为床层空隙率ε及比表面积ab的函

7、数，即16流体在床层内的实际流速空塔速度将代入上式，得到二、流体通过床层压降的数学描述17康采尼（Kozeny）方程床层雷诺数定义三、模型参数的实验测定（p156）康采尼方程适用条件：18当Reb＜20时，流动基本为层流，式中等号右边第二项可忽略；当Reb＞1000时，流动为湍流，式中等号右边第一项可忽略。欧根（Ergun）方程适用条件：19【例3-1】在横截面积为1m2的固定床反应器中装填直径d=3mm、高度等于直径的圆柱形催化剂1m3。催化剂的质量G=980kg，其真密度ρs=1760kg/m3。试

8、求(1)催化剂的当量直径de、球形度φs、床层空隙率ε及比表面积ab；(2)20℃的空气从下向上通过催化剂层，空塔速度u=0.2m/s，空气流经催化剂床层的压降Δpf。【例3-1】20解：(1)催化剂的de、φs、床层的ε及ab于是21(2)空气流经床层的压降Δpf首先计算Reb，判断流型，然后选用相应公式求Δpf20℃下，空气的物性参数为ρ=1.205kg/m3，μ=1.81×10-5Pa·s，则由于Reb＞2，不宜用康采尼公式计算Δpf