第二章 沉降、过滤、离心分离.ppt

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1、第二章沉降、过滤、离心分离概述溶液均相混合气体混合物(两种）气-固非均相液-固气-液2021/7/171液体a.悬浮液b.乳状液c.泡沫液（+固）（+液）（+气）连续相气体气溶胶（处于连续状态的一相）混合物（两相）分散相（处于分散状态的一相）2021/7/172非均相物的分离1沉降分散相在连续相中运动。2过滤连续相相对于分散相运动。3离心分离依靠分离设备的旋转，使物系处于离心场下从而使悬浮液分离的操作。2021/7/173沉降定义：利用分散相与连续相之间的密度差，使分散相相对于连续相运动而实现分离的操作。如果沉降在重力场中进行，就称为重力沉降。例如，将一桶含有泥砂的河水静置一段时间，水

2、中的泥砂沉到桶底，就得到了比较清洁的水。这个过程就是重力沉降过程，作用原理就是泥砂的密度大于水。2021/7/174重力沉降的过程推动力---密度差在食品工业中的应用：液体澄清、悬浮液增稠、粒子分级、废气净化等。2021/7/1751　流体对固体颗粒的绕流a.理想流体绕流：在A点和B点，动能为0，静压能最大;在C点和D点，动能最大，静压能最小。2021/7/176b.实际流体绕流由于实际流体存在粘性，所以产生粘性阻力，阻力损失大小与流速有关。流速较慢时，边界层形成，产生粘性阻力；流速较快时，边界层分离，在球体背后形成漩涡，造成形体阻力损失。2021/7/177流体作用于颗粒的曳力其中，

3、A是颗粒在流体流动方向上的投影面积，为流体密度，为阻力系数，其值是修正雷诺数Rep的函数。其中，dp为颗粒直径，、是流体的物性。2021/7/178已知Rep求的两种方法1)计算法层流区（Rep<1)过渡区（1

4、首先知道修正雷诺数Rep,而修正雷诺数Rep的求取又必须先知道沉降速度ut，在这种情况下可采用试差法。2021/7/1711求取沉降速度的试差法：假定沉降在某一区域内进行，由相应的公式求出沉降速度。最后由计算所得的沉降速度计算修正雷诺数Rep，校核沉降是不是在假定区域内进行。2021/7/17121）Stokes定律（适用于层流区）2）Allen定律（适用于过渡区）3）Newton定律（适用于湍流区）2021/7/1713摩擦因数群法A)把公式整理成等式右端与ut无关，可以直接求出。然后由图2-3（P.104）查出Ret，再根据雷诺数的定义式反求沉降速度ut。此公式用于已知dp,求Re

5、p,然后求ut。2021/7/1714B)或者整理成同样由图2-3查出Ret，再根据雷诺数的定义式反求颗粒直径dp。此公式用于已知ut,求Rep,然后求dp。2021/7/17153实际沉降过程实际沉降过程中如果颗粒不是球形，如果再考虑到容器壁的影响、颗粒之间互相干扰的影响以及液滴或气泡沉降的情况，就要分别加以修正。修正式为公式（2-12~2–16）其中，球形度s的概念为：与颗粒等体积的球形粒子的表面积与颗粒的实际表面积之比。球形粒子的球形度为1。2021/7/17164沉降分离设备及其计算沉降器：1间歇式将悬浮液加入沉降器，一定时间后固体粒子就会沉于器底，分别将清液和沉淀引出，就完

6、成了一次操作。计算式其中，qv为清液体积（即间歇式沉降器的生产能力）,A0为沉降面积，ut为沉降速度。缺点：生产能力小，劳动强度高，占地面积大。优点：成本低廉。2021/7/17172021/7/17182半连续式进料连续，沉降连续，清液引出连续，沉淀层间歇排除。（图2-5P.106）生产能力（清液流量）推导理论：液体在沉降槽内的停留时间应大于或等于沉降时间，使颗粒有足够的时间能够沉降下来。2021/7/17193连续式进出料均为连续（图2-6P.107)生产能力（清液流量）推导理论：液体向上的流动速度小于或等于颗粒的沉降速度，保证向上流动的清液不带走颗粒。优点：处理量大，劳动强度低。

7、缺点:一次性投资较高。2021/7/1720三种沉降器的共同特点沉降器的生产能力（清液体积或清液流量）与沉降器的高度无关，仅仅取决于颗粒的沉降速度以及沉降器的沉降面积。根据这个特点，为了更有效地利用空间，可以将沉降器做成多层式的。作业:2-1，2，52021/7/1721过滤定义：以多孔物质为介质，在外力作用下使连续相通过介质的孔道，而分散相颗粒被截留，从而实现分离的操作。在食品工程中的应用：果汁、牛奶、酒类的过滤，用来除去其中的少量粒子；油脂