第三章 沉降与过滤

《第三章 沉降与过滤》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第三章沉降与过滤概述：混合物分类混合物均相混合物：所需分离的物质在同一相中，不能用机械的方法分离；非均相混合物：由分散物质和连续物质组成的一个以上的相，可以用机械的方法分离。相界面两侧的物质性质不同。固体——固体：固体混合物固体——液体：悬浮液固体——气体：含尘气体液体——气体：含雾气体液体——液体：乳浊液非均相混合物非均相物系分类法一般用机械分离法，使分散相与连续相发生相对运动，从而分离。重力沉降及离心沉降可用于分离气态及液态非均相；过滤多用于液态非均相，包括加压，减压，常压及离心过滤。分离目的：回收有价值的物质，净化空气，保护环境，中药制药应用过滤非常多。颗

2、粒与流体相对运动时所受的阻力当流体以一定速度绕过静止的固体颗粒流动时，由于流体的黏性，会对颗粒有作用力。反之，当固体颗粒在静止的流体中移动时，流体同样会对颗粒有作用力。这两种作用力性质相同，统称为阻力。只要颗粒与流体之间有相对运动，就会产生阻力。不同的相对运动，相对运动速度相同，流体对颗粒的阻力相同。流体密度：，黏度：m,颗粒直径dp,，颗粒在运动方向上的投影面积：A，颗粒与流体相对速度uz是量纲为一的量，是流体相对于颗粒运动时的雷诺数的函数不同流体流动类型z值与Re之间的计算式表示为：第一节重力沉降定义：是利用重力作用及分散相和连续相密度不同，使二者发生相对

3、运动而将二者分离的过程一、沉降速度1、球形颗粒的自由沉降单个球形颗粒在流体中沉降，或者颗粒群在流体中分散得较好而颗粒在互不接触、互不碰撞的条件下沉降，称为自由沉降。单个球形颗粒在自由沉降过程中受三个力作用：重力，浮力和阻力，当其加速度a=0时，颗粒作匀速沉降运动，此时颗粒（分散相）相对于连续相的运动速度叫沉降速度或终端速度。此时：重力－浮力=阻力（a=0时，F=0）公式推导：球形颗粒直径d，密度ρS，连续相密度ρ，阻力系数ξ，沉降速度ut说明：①适用于光滑的球形颗粒的自由沉降，称为自由沉降速度公式。②所计算速度为匀速速度（a=0）③ξ为阻力沉降系数2、阻力沉降系

4、数ξ计算对于球形颗粒，将不同Re范围的阻力系数ξ计算式代入上式得：层流区斯托克斯公式过渡区阿伦公式湍流区牛顿沉降公式斯托克斯公式适用条件特例：当ρs>>ρ时，（滞流层）牛顿沉降公式中适用于大颗粒沉降Re>500球形：ξ=0.44圆柱形：ξ=1.0圆盘形：ξ=1.23、Ut计算方法因计算ut需知Re，而，则计算方法（1）试差法：①假设某一流型，用相应公式计算ut②再计算Re，检验Re是否属于该流型范围，不符，再设流型再计算直到合适。3、非球形颗粒的自由沉降d用当量直径de代替，ξ用不同球形度下фs代替Фs：代表球形度，也叫形状系数，表征颗粒形状与球形颗粒的差异度。

5、SP—真实颗粒表面积S—与SP真实颗粒体积相等的球型颗粒表面积de：代表当量直径，即与真实颗粒SP体积相等的圆球直径，即VP：任意形状的颗粒体积，不同Фs下的ξ—Re，曲线不同。4、影响沉降速度的其它因素以上的沉降过程为在重力作用下球形颗粒的自由沉降：①颗粒为球形；②颗粒沉降时彼此相距较远，互不干扰；③容器壁对沉降的阻滞作用可以忽略；④颗粒直径不能小到受流体分子运动的影响。在实际情况中还需考虑以下因素的影响：（1）、颗粒形状颗粒形状偏离球形越大，其阻力系数就越大。（2）、壁效应当颗粒靠近器壁的位置沉降时，由于器壁的影响，沉降速度比自由沉降速度小，这种影响称为壁效

6、应。（3）干扰沉降当非均相物系中颗粒较多，颗粒之间相互距离较近时，颗粒沉降会受到其它颗粒的影响，这种沉降称为干扰沉降，干扰沉降速度比自由沉降速度小。二、降尘室BVsu0uLH颗粒在降尘室中的运动重力沉降是一种最原始的分离方法。一般作为预分离之用，分离粒径较大的尘粒。本节介绍典型的水平流动型降尘室。（书图3-3）颗粒能够沉降到集尘斗中有什么条件呢？颗粒在降尘室中的沉降时间小于停留时间时，颗粒在流体离开降尘室前即可沉降到降尘室的底部。即：停留时间≥沉降时间其中：停留时间：气流水平分速度m/s气体体积流量m3/sθt与设备尺寸及处理量有关，与颗粒性质无关；沉降时间θ0

7、与流体、颗粒的性质、分离要求及降尘室的高度有关。注意：当某直径的颗粒满足θt≥θ0时，它能够被完全（100%）地分离；当某直径的颗粒满足θt<θ0时，它不是不能被分离，仍然可以被分离，只不过是不能被完全分离。讨论：（1）降尘室的生产能力：停留时间最短为θt=θ0=H/u0，即最大生产能力为qV=BLu0；故生产能力与降尘室的底面积BL有关而与降尘室的高度无关，因此，降尘室多制成扁平型或多层。（2）降尘室生产能力与设备高度无关，那么降尘室的高度是否越小越好呢？H↓时，根据①若u不变，则L↓，生产能力qv=BLu0↓；为保证生产能力不变，必须B↑；降尘室变得短而宽，

8、气体进入降尘室还未稳定就