《非均相系分离》PPT课件

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1、第三章非均相系的分离2021/9/8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3.1概述2021/9/8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、液滴或气泡连续相连续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

2、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2021/9/82021/9/83.2颗粒及颗粒床层的特性颗粒的特性及描述★2021/9/8沉降在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。作用力重力惯性离心力重力沉降离心沉降1、沉降速度1）球形颗粒的自由沉降设颗粒的密度为ρs，直径为d，流体的密度为ρ，3.3.1重力沉降3.3沉降分离2021/9/8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：2021/9/8(a)颗粒开始沉降的瞬间，速度u=0，因此阻力Fd=0，

3、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2021/9/82、阻力系数ζ通过因次分析法得知，ζ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2021/9/82021/9/8——艾伦公式c)湍流区或牛顿定律区（Nuton）（103＜Ret＜2×105）——牛顿公式b)过渡区或艾伦定律区（Allen）（

4、1＜Ret<103）2021/9/83、影响沉降速度的因素1）颗粒的体积浓度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。2）器壁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。2021/9/83）颗粒形状的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Re

5、t值的阻力系数ζ愈大但φs值对ζ的影响在滞流区并不显著，随着Ret的增大，这种影响变大。2021/9/84、沉降速度的计算1）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2)摩擦数群法由得2021/9/8令因ζ是Ret的已知函数，ζRet2必然也是Ret的已知函数，ζ～Ret曲线便可转化成ζRet2～Ret曲线。计算ut时，先由已知数据算出ζRet2的值，再由ζRet2～Ret曲线查得Ret值，最后由Ret反算ut。2021/9/8RetζRetζRet22021/9/8计算在一定介质

6、中具有某一沉降速度ut的颗粒的直径，令ζ与Ret-1相乘，ζRet-1～Ret关系绘成曲线，由ζRet-1值查得Ret的值，再根据沉降速度ut值计算d。无因次数群K也可以判别流型2021/9/8当Ret=1时K=2.62，此值即为斯托克斯区的上限牛顿定律区的下限K值为69.1例：试计算直径为95μm，密度为3000kg/m3的固体颗粒分别在20℃的空气和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.s2021/9/8核算流型原

7、假设滞流区正确，求得的沉降速度有效。2）20℃的空气中的沉降速度用摩擦数群法计算20℃空气：ρ=⒈205kg/m3，μ=⒈81×10-5Pa.s根据无因次数K值判别颗粒沉降的流型2021/9/82.61＜K<69.1，沉降在过渡区。用艾伦公式计算沉降速度。5.重力沉降设备2021/9/81）降尘室的结构2）降尘室的生产能力降尘室的生产能力是指降尘室所处理的含尘气体的体积流量，用Vs表示，m3/s。降尘室内的颗粒运动以速度u随气体流动以速度ut作沉降运动1.降尘室2021/9/8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

8、，流通截面积要扩大？思考2：为什么降尘室要做成扁平的？2021/9/8<100%思考3：要想使某一粒度的颗粒在降尘室中被100%除去，必须满足什么条件