冶金设备基础第4章-固液分离.ppt

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1、FacultyofMaterialsandMetallurgicalEngineeringKunmingUniversityofScienceandTechnology多媒体教学课程：冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院任课教师：徐瑞东学习目的与要求掌握固体颗粒的物理性质；颗粒体与流体相对运动的阻力；球形颗粒在静止流体中的自由沉降。掌握悬浮液的性质；沉降槽的构造。了解悬浮液的沉降过程，沉降槽的设计；絮凝剂在液-固分离中的作用。掌握过滤的基本理论；了解典型的过滤设备。了解离心分离基本概念，离心机构造。学会计算过滤机的生产能力。第4章固液分离固液分离应用的冶金领域：湿法：浸出液的分

2、离、浓缩、脱水等火法：火法精炼除渣、铝液除氧化铝等4.1液固两相流悬浮液：固体微粒分散在液相中所形成的分散物系4.1.1固体颗粒的物理性质(3)颗粒密度与堆积密度真密度：单位实体体积颗粒具有的质量；堆积密度(假密度)：单位体积颗粒(含颗粒间空隙、颗粒上裂缝与小孔的体积)具有的质量(1)颗粒大小的表示方法球形颗粒:用直径大小表示非球形颗粒：代表尺寸(粒径)表示。(2)颗粒形状球形系数ψs=与该颗粒体积相同的球体表面积S/该颗粒的表面积Sp，又称为球状系数(球形度)。(4)颗粒填充特性孔隙率ε=孔隙体积/颗粒群总体积=孔隙体积/(颗粒体积+孔隙体积)粒径均一的球形粒子群：立方体排列时ε=

3、0.4764菱形排列时ε=0.2595任意填充时ε≈0.4颗粒粒径可通过电镜法、筛分法或沉降速度法测量颗粒形状往往以它与等体积的球形颗粒的偏离程度来表示。非均相物系：凡物系内含有隔开的两相界面存在且界面两侧物料性质截然不同，称为多相混合物或非均相物系。气态非均相物系：含尘或含雾气体液态非均相物系：悬浮液、乳浊液及含有气泡的液体。阻力系数ε0与雷诺准数Re的关系曲线4.1.2颗粒体与流体相对运动的阻力流体以一定的速度绕过截止的固体颗粒时，由于流体具有粘性，会对颗粒产生反作用力；相反，当固体颗粒在静止流体中流动时，流体同样对颗粒产生作用力。两种情况作用力的性能相同，称为阻力。实际上，只要

4、流体与颗粒之间有相对运动，就会有这种阻力产生。1.球形物体的阻力对于非球形颗粒，dp用de代替：ε0与Re的关系曲线球形颗粒ε0–Re曲线的区域：(ψs=1的曲线)(1)Re<1时：ε0=24/Re为层流区域。流体围绕球体的流线是平滑的，而且球体前半部与后半部大体相对称，此时的边界属于层流边界层，阻力决定于流体粘性力的大小，称为表面阻力。(2)1

5、完全发展为湍流，在球后面发生了边界层分离，产生了大量的漩涡，能量损失主要是由于大量漩涡造成的，称为形状阻力，该区域称为涡流阻力区。其阻力系数ε0=0.44球形颗粒ε0–Re曲线的三个区域4.1.3球形颗粒在静止流体中的自由沉降1.沉积终速----球形颗粒的有效重力----颗粒的绝对速度，称沉降速度，颗粒在静止流体中运动时u=us----球形颗粒的有效重力加速度，与颗粒和流体密度有关-----阻力加速度阻力重力浮力颗粒沉积的运动方程---球形颗粒的自由沉降速度(3)湍流区域，Re>1000，牛顿公式：(2)过渡区域，1

6、速公式；球形物体在不同流动类型的自由沉降终速2.沉降终速的计算---试差法沉降终速的计算步骤：第一步：假设流体的流动型态，初步确定出Re的范围第二步：与流体流动型态相对应的公式求出uo第三步：用求得的uo核算出Re,看其值是否在假设范围内。沉降终速的计算公式例题4.1例题：一直径为1.0mm，密度为2500kg/m3的玻璃球在20℃的水中沉降，试求其沉降终速。(1)假设流形为层流解：已知条件：20℃水的密度ρ=998.2kg/m3，μ=1.01×10-3Pa·sdp=1×10-3m，ρs=2500kg/m3校核Re：(2)显然，颗粒沉降不在层流区域，再假设在过渡流区域沉降，则：校核R

7、e：所以：1