第三章-沉降与过滤ppt课件.ppt

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1、本章学习要求掌握重力沉降的基本原理和计算，重点掌握重力沉降中的球形颗粒的自由沉降、小Re范围的沉降计算、典型设备的结构和特点；了解并熟悉旋风分离器的工作原理、结构特点及其性能参数；理解沉降的影响因素及沉降分离计算、旋风分离器的选型计算重点了解过滤的基本操作过程、典型设备的结构特点，熟练掌握恒压过滤的操作及计算；了解含尘气体的过滤方法及设备。第三章非均相混合物的分离1非均相混合物的分离概述非均相混合物的概念：由物理性质不同的两相物质组成的物系。特征：存在相界面、物理性质不同、混合物分类：固体非均相混合物气固非均相混合物（含尘气体）气体非均相混合物气液非均相混合物（如雾

2、）液固非均相混合物（悬浮液）液体非均相混合物液液非均相混合物（乳浊液）液气非均相混合物（泡沫液）基本概念：分散相（分散物质）：分散状态的物质连续相（分散介质）：连续状态的物质2非均相混合物的分离目的：产品的分离与提纯，回收再利用，环保的需求等方法：主要的物理分离方法是沉降与过滤沉降的概念：颗粒在外力作用下向指定沉积位置（器壁、器底或其他表面）相对于流体（静止或运动）运动的过程。沉降的类型：重力沉降、离心沉降和电力沉降。过滤的概念：流体在外力作用下相对于固体颗粒床层运动而实现两相分离的过程。过滤的类型：重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。3非均相混合物的分离自由沉

3、降：颗粒的沉降互不影响的沉降。如单一颗粒、体积浓度小于0.1%的颗粒的沉降。干扰沉降：颗粒的沉降互相影响的沉降。如体积浓度大于0.1%的颗粒的沉降。4非均相混合物的分离5非均相混合物的分离1.1（自由）沉降速度3-1重力沉降在重力作用下颗粒向地面方向相对于流体的FbFdFg颗粒受力分析：以球形颗粒为研究对象重力：流体对颗粒的浮力：颗粒运动后流体对颗粒的阻力：仿照管内流体流动阻力的计算运动过程1.1.1沉降速度的概念和球形颗粒自由沉降速度的计算公式(1)概念(2)推导6非均相混合物的分离由动量定理：颗粒在流体内作重力沉降运动的过程将经历先加速后匀速的运动，其最终的速

4、度称重力沉降速度，且颗粒的加速运动过程很短，一般情况下不予考虑。整理得当时，u＝ut，则：计算公式此即沉降速度计算的基本公式7非均相混合物的分离(3)阻力系数球形颗粒的阻力系数是颗粒雷诺数的函数（u是颗粒相对于流体的运动速度），教材P85页的与Re的关系曲线是由球形颗粒（球形度φs＝1）做实验得出的。曲线分三个区：8非均相混合物的分离ξ9非均相混合物的分离将用沉降速度ut表示的颗粒雷诺数Re代入滞流区沉降速度公式中：此即滞流区沉降速度计算式，也称斯托克斯（Stokes）公式，用于计算颗粒在流体中作自由沉降运动的滞流沉降速度计算式。另外，还有艾仑（Allen）公式

5、和牛顿（Neton）公式分别计算自由沉降过程中过渡区和湍流区的沉降速度。10非均相混合物的分离(4)沉降分离机理比较分析颗粒的自由沉降速度计算式可知，滞流下沉降速度与颗粒和流体的密度差成比例关系，与颗粒的直径成平方关系。其他情况Ut也是随密度差和直径的增大而增大。不同密度的颗粒，沉降速度不同；不同粒径的颗粒，沉降速度也不同。这是为什么利用重力沉降能分离非均相混合物的根本原因。11非均相混合物的分离1.1.2ut的计算方法：试差法假设沉降属于某一流型计算沉降速度核算Ret验证流型YESutNO12非均相混合物的分离13非均相混合物的分离无因次判据法即改用无因次判据k来

6、判别沉降的类型，从而不用试差直接计算出Ut的方法。无因次判据k的定义式；不同沉降区域Ar值的范围:滞流区：18×10-4＜Ar＜18过渡区：18＜Ar＜3.3×105湍流区：3.3×105＜Ar＜1.32×1010计算步骤（1）计算Ar；（2）判别沉降类型；（3）选用相应公式计算ut。例3－2用无因次判据法求例3－1的沉降速度。解：故选用斯托克斯公式计算ut。结果与例3－1同为：ut＝0.12m/s14非均相混合物的分离例3-3现测得一直径为30μm、密度ρP=3650kg/m3的球形颗粒在200C水中的沉降速度是某液体中沉降速度的2.7倍；又知此颗粒在水中的质量为

7、在液体中的1.12倍，试求该液体黏度。解本题为球形颗粒在流体中的自由沉降。假设沉降服从斯托克斯公式，即（1）由题意可知utw/utl=2.7（2）式中，下标w,l分别代表水、某液体。将式（1）代入式（2），得（3）又由题意可知15非均相混合物的分离即（4）将式（4）代入式（3）得故分别检验水和液体的Ret将已知条件代入式（1）可算得utw=1.3×10-3m/s则分别由式（2）和（4）可得utl=4.8×10-4m/sρl=1284kg/m3则Retl=dputlρ/l=0.0077<116非均相混合物的分离例3-4在一容器内盛有密度ρ=890kg/m3、黏度