化工原理第三章沉降与过滤.ppt

《化工原理第三章沉降与过滤.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第三章沉降与过滤第一节概述均相物系(honogeneoussystem):均相混合物。物系内部各处均匀且无相界面。如溶液和混合气体都是均相物系。自然界的混合物分为两大类：非均相物系(non-honogeneoussystem):非均相混合物。物系内部有隔开不同相的界面存在，且界面两侧的物料性质有显著差异。如：悬浮液、乳浊液、泡沫液属于液态非均相物系，含尘气体、含雾气体属于气态非均相物系。*1分散相：分散物质。在非均相物系中，处于分散状态的物质。连续相：分散介质。包围着分散物质而处于连续状态的流体。非均相物系由

2、分散相和连续相组成*2非均相物系分离：沉降（重力沉降、离心沉降）过滤分离的目的：回收分散物质;2.净化分散介质。通常先造成一个两相物系，再用机械分离的方法分离，如蒸馏，萃取等。均相物系的分离：*3沉降：沉降力场：重力、离心力。在某种力场的作用下，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动而分离的单元操作。沉降操作分类：重力沉降、离心沉降。*4图流体绕过颗粒的流动uFdFd与颗粒运动的方向相反当流体相对于静止的固体颗粒流动时，或者固体颗粒在静止流体中移动时，由于流体的粘性，两者之间会产生作用力，这种作用

3、力通常称为曳力（dragforce)或阻力。只要颗粒与流体之间有相对运动，就会产生阻力。对于一定的颗粒和流体，只要相对运动速度相同，流体对颗粒的阻力就一样。颗粒相对于流体的运动*5ρ——流体密度；μ——流体粘度；dp——颗粒的当量直径；A——颗粒在运动方向上的投影面积；u——颗粒与流体相对运动速度。——阻力系数，是雷诺数Re的函数，由实验确定。颗粒所受的阻力Fd可用下式计算*6球形颗粒的阻力系数与雷诺数的关系*7层流区（斯托克斯Stokes区，10-4

4、个区域的计算式是近似的。过渡区（艾仑Allen区，2

5、ut时，=0。颗粒开始作匀速沉降运动。颗粒的沉降过程分为两个阶段：加速阶段；匀速阶段。*11将不同流动区域的阻力系数分别代入上式，得球形颗粒在各区相应的沉降速度分别为：层流区（Re<2）过渡区（2

6、，OK!求沉降速度通常采用试差法。*13例：计算直径为98m，密度为3000kg/m3的固体颗粒分别在20℃的水中的自由沉降速度。计算Re，核算流型：假设正确，计算有效。解：在20℃的水中：20℃水的密度为998.2kg/m3，粘度为1.005×10-3Pas先设为层流区。*14（三）影响沉降速度的其它因素1.干扰沉降2.颗粒形状越小，阻力越大，Re相同时沉降速度越小。3.壁效应使沉降速度下降。*151)颗粒直径dp应用：啤酒生产，采用絮状酵母，dp↑→ut↑↑，使啤酒易于分离和澄清。均质乳化，dp↓→

7、ut↓↓，使饮料不易分层。加絮凝剂，如水中加明矾。2)连续相的粘度：应用：加酶：清饮料中添加果胶酶，使↓→ut↑，易于分离。增稠：浓饮料中添加增稠剂，使↑→ut↓，不易分层。加热：3)两相密度差(p-)：影响沉降速度的因素总结(以层流区为例)*164)颗粒形状在实际沉降中：非球形颗粒的形状可用球形度s来描述。s——球形度；S——颗粒的表面积，m2；Sp——与颗粒体积相等的圆球的表面积，m2。不同球形度下阻力系数与Re的关系见课本图示，Re中的dp用当量直径de代替。球形度s越小，阻力系数越大

8、，但在层流区不明显。ut非球