机械分离与固体流态化

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1、《化工原理》电子教案/目录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、颗粒群及颗粒床层的特性三、筛分第二节沉降分离一、沉降原理二、沉降设备《化工原理》电子教案/目录2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《化工原理》电子教案/目录3目录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、流化床的主要特性四、气力输送第三章小结4/70第三章机械分离与固体流态化分离悬浮液-----固-液混合物乳浊液-----液-液混合物含尘气体----气-固混合物含雾气体-

2、---气-液混合物------筛分、沉降、过滤------将在下册中介绍5/70第三章机械分离与固体流态化分离目的：回收物质：净制物质：环境要求：如结晶器排出的母液中分离出晶粒；如除去含尘气体中的尘粒；如废水、废气的排放；6/70第一节筛分一、颗粒的特性----分离固体颗粒群大小（粒径）形状比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7/70二、颗粒群及颗粒床层的特性1、颗粒群的特性1)粒度分布-----频率分布曲线（见下图）、累计分布曲线(如图3-1所示)。频率分布曲线8/70二、颗粒群及颗粒床层的特性

3、2).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9/70二、颗粒群及颗粒床层的特性2、颗粒床层的特性2)床层自由截面积1)床层孔隙率ε3)床层的比表面积--床层中颗粒之间的空隙体积和整个床层体积之比；--床层截面上未被颗粒占据，流体可自由通过的面积；--单位体积床层具有的颗粒表面积(颗粒与床层接触的表面积)；壁效应—孔隙率在

4、床层上分布不均匀，在容器避免附近大，在床层中心处小；各向同性特性—自由截面积与床层截面积比在数值上等于孔隙率；10/70三、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-----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

5、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11/70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12/701、自由沉降Re0=du0/2层流区如图3-2中的实线所示。----斯托克斯定律通过因次分析，ζ是颗粒形状、颗粒与流体相对运动雷诺数Re0=du0ρ/μ的函数，由实验测得的综合结果在下图中示出。对于球形颗粒的曲线，从图

6、可看出，按Re0值大致分为三个区，各区内曲线所对应的ζ可分别用相应的数学关系式表示。1.滞流区(斯托克斯定律区)Re0<12.过渡区(阿仑区)2

7、降由于干扰作用，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。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；颗粒的位向对沉降速度也有影响。作业：P121:1,217/70二、沉降设备---用于除去>75m以上颗粒---用于除去>5～10m颗粒18/701．重力沉降设备降尘室则表明，该颗粒能在降尘室中除去。思考1：为什么气体进入降尘室后，流通截面积要扩大？思考2：为什么降尘室要做成扁平的？结构：除尘原理：为了增大停留时间。19/70降尘室思考3：要想使某一粒度的颗粒在降尘室中被100%除去

8、，必须满足什么条件？思考4：能够被100%除去的最小颗粒，必须满足什么条件？思考4：粒径比dmin小的颗粒，被除去的百分数如何计算？20/70降尘室思考2：为什么降尘室要做成扁平的？可见，降尘室最大处理量与底面积、沉降速度有关,而与降尘室高度无关。