化工原理第三章机械分离

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1、第三章机械分离一、定义1．分散物系：由一种或几种物质的微粒分散在另一种物质中所组成的物系。2．分散相（分散物质）：处于分散状态的物质。3．连续相（分散介质）：处于连续状态的物质。4．均相物系：内部无相界面的分散物系。5.非均相物系：内部有相界面的分散物系。一、分类悬浮液，固液乳浊液，液液非均相物系泡沫液，气液含尘气体，固气含雾气体，液气一、方法重力沉降沉降：利用力场离心沉降重力过滤加压过滤过滤：利用过滤介质真空过滤离心过滤一、目的1．收集分散物质：回收分散物质和环境保护和安全生产2.净化分散介质第一节颗粒及颗粒床层的特性一、颗粒的特性1．直径（大小）(1)球形

2、颗粒—比表面积，（2）非球形颗粒令则—（体积）当量直径1．形状系数（形状）(1)定义形状系数（球形度）：颗粒当量表面积与其实际表面积之比，即(1)球形颗粒(2)非球形颗粒二、颗粒群的特性1．粒度分布（粒径分布）(1)定义：不同粒径范围内所含粒子的个数或质量（2）测定方法标准筛法，，目数与孔径的对应关系见表3-1透射电镜法，2．平均粒径以球形颗粒为例，如图所设，则3．粒子密度（1）真密度：单位体积颗粒所具有的质量，即（2）堆积密度（表观密度）：单位体积床层所具有的质量，即三、颗粒床层的特性1．空隙率：单位体积床层所具有的空隙体积，即2.比表面积ab：单位体积

3、床层所具有的颗粒表面积，即－（3-7）或所以－（3-8）3．方向性各向同性：床层截面上的空隙面积与床层截面积之比等于。各向异性：出现壁效应，即壁面附近的空隙率较大，生产壁流。第二节重力沉降一、沉降速度1．球形颗粒的自由沉降（单个颗粒沉降）设某个球形颗粒在流体中自由沉降，则该颗粒所受力有：重力浮力阻力由牛顿第二定律()，得当时，解得－沉降速度2.阻力系数通过量钢分析并结合实验测试，得出式中对球形颗粒（s=1）的曲线，可按Ret分为三个区，各区的曲线可用相应的经验关联式表达：层流区或Stokes定律区（10-4

4、

5、作图3-3：任取一d计算：此外，也可用无因次数群K值判别流型：将代入得当Ret=1时，K=2.62同理将代入得当Ret=1000时，K=69.1<2.62，层流K=2.62~69.1，过渡流>69.1，湍流二、降尘室1．结构见图3-4(a)2.原理如图所设，且设颗粒水平分速度与气体的流速u相等，则沉降时间为：停留时间为：当颗粒的停留时间等于或大于其沉降时间时，该颗粒便能沉降至室底而被分离，所以：或而所以与H无关或而所以—能完全分离的最小粒径—临界粒径三、沉降槽1．沉降槽的构造与操作(1)间歇沉降槽(2)连续沉降槽，见图3-62．浓悬浮液的沉聚过程当悬浮液浓

6、度较高时，则属干扰沉降：（1）大颗粒相对于小颗粒进行沉降，因而介质的有效密度和粘度均大于纯液体，而沉降速度与介质密度和粘度成反比。(2)液体被沉降颗粒置换而上升的速度大，因而颗粒受到的阻力大。(3)大颗粒的拖曳，微细粒子的絮凝，使小颗粒的沉降被加速。总之，大颗粒受阻，小颗粒加速。沉聚过程：均匀悬浮液四区（清液区、等浓区、变浓区、沉聚区）等浓区消失变浓区消失沉聚区压紧。见图3-7。五、分级器：利用重力沉降来分离悬浮液中不同密度或不同粒度的粒子的设备。第三节离心沉降一、离心沉降速度设某个球形颗粒在流体中自由离心沉降，则该颗粒在径向所受力有：惯性离心力向心浮

7、力向心阻力三力平衡时，得所以—离心沉降速度在层流区（10-4

8、、C2—进、出口气体含尘浓度，g/m3