非均相物系的分離課件.ppt

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1、第三章??非均相物系的分離重點(diǎn)：過濾和沉降的基本理論、基本方程難點(diǎn)：過濾基本方程的應(yīng)用、過濾設(shè)備均相物系(honogeneoussystem):均相混合物。物系內(nèi)部各處均勻且無相界面。如溶液和混合氣體都是均相物系。自然界的混合物分為兩大類：非均相物系(non-honogeneoussystem):非均相混合物。物系內(nèi)部有隔開不同相的界面存在，且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)有顯著差異。如：懸浮液、乳濁液、泡沫液屬于液態(tài)非均相物系，含塵氣體、含霧氣體屬于氣態(tài)非均相物系。一、概述分散相：分散物質(zhì)。在非均相物系中，處于分散狀態(tài)的物質(zhì)。連續(xù)相：分散介質(zhì)。包

2、圍著分散物質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài)的流體。1、對(duì)原料或產(chǎn)品進(jìn)行分離與提純2、回收與獲取有用物質(zhì)，提高產(chǎn)品產(chǎn)率3、去除有害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保目的分離的目的非均相物系的分離原理：根據(jù)兩相物理性質(zhì)(如密度等)的不同而進(jìn)行的分離。非均相物系的分離方法：由于非均相物的兩相間的密度等物理特性差異較大，因此常采用機(jī)械方法進(jìn)行分離。按兩相運(yùn)動(dòng)方式的不同，機(jī)械分離大致分為沉降和過濾兩種操作。1.沉降顆粒相對(duì)于流體(靜止或運(yùn)動(dòng))運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)懸浮物系分離的過程。沉降操作的作用力沉降離心沉降重力沉降重力慣性離心力2.過濾流體相對(duì)于固體顆粒床層運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)固液分離的過程。依實(shí)現(xiàn)

3、過濾操作的外力不同，過濾操作又可分為過濾操作的外力過濾重力過濾加壓過濾真空過濾離心過濾重力壓強(qiáng)差壓強(qiáng)差慣性離心力1.球形顆粒比表面積體積表面積球形顆粒的尺寸由直徑d確定。顆粒的特性（p128）一、單一顆粒特性m3m2m2/m3需要大小和形狀兩個(gè)參數(shù)來描述其特性。(1)體積當(dāng)量直徑實(shí)際顆粒的體積VP等于當(dāng)量球形顆粒的體積V，則體積當(dāng)量直徑de定義為(2)球形度顆粒的實(shí)際表面積與該顆粒體積相等的球體的表面積非球形顆粒球形顆粒，,m2.非球形顆粒比表面積體積表面積一、單一顆粒特性m3m2m2/m3非球形顆粒的特性參數(shù)，即（2）篩分分析2.顆

4、粒群特性目數(shù)孔徑μm目數(shù)孔徑μm3468101420356680469933272362165111688334174865100150200270400295208147104745338泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩（1）粒度分布不同粒徑范圍內(nèi)所含粒子的個(gè)數(shù)或質(zhì)量用標(biāo)準(zhǔn)篩測(cè)量顆粒粒度分布的方法稱為篩分分析常用的是平均比表面積直徑（體積表面積平均直徑）（3）顆粒的平均直徑定義：在某種力場(chǎng)的作用下，利用分散物質(zhì)與分散介質(zhì)的密度差異，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而分離的單元操作。沉降操作分類：重力沉降、離心沉降。三、顆粒的沉降1.重力沉降在重力作用下實(shí)現(xiàn)的沉降過程。（1

5、）沉降速度1.1球形顆粒的自由沉降自由沉降（freesettling）：?jiǎn)蝹€(gè)顆粒在流體中沉降，或者顆粒群在流體中分散得較好而顆粒之間互不接觸互不碰撞的條件下沉降。自由沉降分兩個(gè)階段---加速段和等速段球形顆粒等速沉降速度公式推導(dǎo)u重力Fg阻力Fd浮力Fb球形顆粒受力分析重力：浮力：阻力：?p為顆粒密度根據(jù)牛頓第二定律，顆粒的重力沉降運(yùn)動(dòng)基本方程式應(yīng)為:等速沉降有：整理得式：球形顆粒等速沉降速度公式（2）阻力系數(shù)ζ與沉降速度實(shí)用公式ζ—Ret曲線滯流區(qū)10-4

6、得艾倫（Allen)公式求沉降速度湍流區(qū)500

7、的值，再由ξRet2～Ret曲線查得Ret值，最后由Ret反算ut。計(jì)算在一定介質(zhì)中具有某一沉降速度ut的顆粒的直徑，令ξ與Ret-1相乘，ξRet-1～Ret關(guān)系繪成曲線，由ξRet-1值查得Ret的值，再根據(jù)沉降速度ut值計(jì)算d。無因次數(shù)群K也可以判別流型當(dāng)Ret=1時(shí)K=2.62，此值即為斯托克斯區(qū)的上限牛頓定律區(qū)的下限K值為69.1例：試計(jì)算直徑為95μm，密度為3000kg/m3的固體顆粒分別在20℃的空氣和水中的自由沉降速度。解：1）在20℃水中的沉降。用試差法計(jì)算先假設(shè)顆粒在滯流區(qū)內(nèi)沉降，附錄查得，20℃時(shí)水的密度為998

8、.2kg/m3,μ=1.005×10-3Pa.s核算流型原假設(shè)滯流區(qū)正確，求得的沉降速度有效。2）20℃的空氣中的沉降速度用摩擦數(shù)群法計(jì)算20℃空氣：ρ=⒈205kg/m3，μ=⒈81×10-5Pa.s根據(jù)