化工原理南林教材1.3.ppt

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1、第三章非均相物系的分离7/25/20211要求：1.掌握重力沉降的原理及设备的工艺计算；2.掌握离心沉降的原理及设备的性能；3.理解过滤操作的基本原理、基本方程式；4.掌握恒压过滤基本方程式及应用；5.掌握过滤常数的测定；6.掌握过滤设备的工作原理及计算。7/25/20212重点：1.恒压过滤基本方程式及应用；2.过滤常数的测定；3.板框过滤机的工作原理及计算。7/25/20213混合物气态：含尘气体等液态：悬浮液等均相混合物：溶液和混合气体非均相混合物3.1概述1.混合物的分类7/25/202142.非均相混合物的分离方法1）沉降（重

2、力沉降和离心沉降）2）过滤7/25/202153.2颗粒及颗粒床层的特性3.2.1颗粒的特性1.单一颗粒的特性1）球形颗粒d：颗粒的直径；V：球形颗粒的体积；S：球形颗粒的表面积；a：比表面积。7/25/202162）非球形颗粒（1）体积当量直径（2）形状系数s＝S/Sps：形状系数或球形度；Sp：颗粒的表面积；S：与该颗粒体积相等的圆球的表面积。7/25/202172.颗粒群的特性1）粒度分布2）颗粒的平均粒径da：平均比表面积直径；di：筛分直径（两筛号筛孔的算术平均值）；xi：di粒径断内颗粒的质量分数。7/25/202183

3、.2.2颗粒床层的特性1.床层空隙率=空隙体积/床层体积=（床层体积－颗粒体积）/床层体积2.床层的比表面积ab=(1－)a3.床层的自由截面积对各向同性的床层：床层的自由截面积/床层的截面积＝7/25/202193.2.3流体通过床层流动的压降1.床层简化模型床层中不规则的通道假设成长度为L、当量直径为deb的一组平行细管，且容积和表面积不变。7/25/2021102.液体通过床层压降的数学描述7/25/2021113.模型参数的实验测定1）康采尼实验结果7/25/2021122）欧根实验结果7/25/2021133.3沉降分

4、离沉降操作：在某种力场中利用连续相和分散相之间的密度差异，使之发生相对运动，从而实现分离的操作过程。7/25/2021143.3.1重力沉降1.沉降速度1）球形颗粒的自由沉降7/25/2021157/25/2021162）阻力系数（1）滞流区或斯托克斯（Stokes）定律区：7/25/202117（2）过渡区或艾仑（Allen）定律区：（3）湍流区或牛顿（Nuwton）定律区：7/25/2021183）影响沉降速度的因素（1）流体的黏度（2）颗粒的体积浓度（3）器壁效应D/d大于100时，可忽略器壁效应，否则需考虑。（4）颗粒形状7/

5、25/2021197/25/2021204）沉降速度的计算（1）试差法假设流型utRet检验流型（2）摩擦数群法7/25/2021217/25/2021222.重力沉降设备1）降尘室(1)单层降尘室籍重力沉降从气流中分离出尘粒的设备。7/25/2021237/25/202124l：降尘室的长度；H：降尘室的高度；b：降尘室的宽度；u：气体在降尘室的水平速度；VS：降尘室的生产能力；t：降尘室最高点的颗粒沉降至室底需要的时间；：气体通过降尘室的时间。7/25/2021257/25/202126(2）多层降尘室降尘室内设置n层水平

6、隔板例3-3（P151）2）沉降槽（自学）降尘室结构简单，流动阻力小，分离效率低，适用与分离粒度大于50m的颗粒。7/25/2021273.3.2离心沉降离心沉降：依靠惯性离心力的作用从而实现沉降的过程。离心沉降效率较重力沉降效率高。7/25/2021281.惯性离心力作用下的沉降速度uT：颗粒在切向上的速度；ur：颗粒在径向上的速度，离心沉降速度。7/25/202129三力平衡时可得：离心沉降速度与重力沉降速度相比：（1）方向不同（2）重力沉降速度是定值，而离心沉降速度不是定值。7/25/202130如果颗粒与流体的相对运动属于滞流

7、时：同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度之比为：Kc：离心分离因素7/25/2021312.旋风分离器的操作原理外旋流内旋流（气芯）可除去直径在5μm以下的尘粒。7/25/2021327/25/2021333.旋风分离器的性能评价指标总效率粒级效率分离效果压强降临界直径分离效率7/25/2021341）临界粒径定义：理论上在旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒。计算公式的推导：7/25/202135假设：（1）气流严格按螺旋形路线作等速运动，其切向速度等于进口气速；（2）颗粒向器壁沉降时，必须穿过厚度等于进气宽度B的气流层

8、，方能达到器壁而被分离；（3）颗粒的流动类型为滞流。7/25/2021367/25/202137标准旋风分离器：7/25/202138临界直径随分离器尺寸的增大而增大，所以，分离效率随分离器尺寸的增大而减小