化工原理课件非均相物系分离(全).ppt

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1、第三章非均相物系的分离授课教师：庞煜霞3.1概述3.1.1混合物的分类混合物均相混合物（均相物系）非均相混合物（非均相物系）物系内部各处组成均匀且不存在相界面物系内部有隔开两相的界面存在且界面两侧的物料性质截然不同例如：溶液及混合气体例如：含尘气体、悬浮液等非均相物系分散相（分散物质）：处于分散状态的物质,如固体颗粒、液滴、气泡连续相（分散介质）：包围着分散物质而处于连续状态的物质3.1.2非均相物系的分类根据连续相的状态分：液态非均相物系：固、液、气分散在液相中。悬浮液、乳浊液、泡沫液气态非均相物系：固、液分散在气相

2、中。含尘气体、含雾气体3.1.3非均相物系的分离目的回收有用的分散相净化连续相环境保护的需要3.1.4非均相物系的分离方法1、沉降：颗粒相对于流体运动。重力沉降离心沉降2、过滤：流体相对于固体颗粒床层运动。重力过滤加压过滤真空过滤离心过滤3.2.2颗粒床的特性由颗粒堆积而成的颗粒层称为颗粒床层。1、床层的空隙率单位体积床层所具有的空隙体积(m3/m3)。空隙率通过实验测得一般乱堆床层的空隙率大致在0.47~0.70之间2、床层的比表面积单位体积床层所具有的颗粒的表面积称为床层的比表面积。ab=(1-ε)a

3、ab—床层比表面积；a—颗粒的比表面积；ε—床层空隙率。3.3颗粒的沉降3.3.1重力沉降3.3.2重力沉降分离设备3.3.3离心沉降3.3.4离心沉降设备3.3.1重力沉降1、球形颗粒的自由沉降与干扰沉降自由沉降:颗粒在流体中沉降时，不受其它颗粒或器壁的影响。干扰沉降以下讨论自由沉降过程。2、球形颗粒的自由沉降速度设直径为dp、密度为ρp的光滑球形颗粒在密度为ρ，粘度为μ的静止流体中作自由沉降。颗粒受力：FbFgFd重力浮力阻力u↑则Fd↑根据牛顿第二定律可知↑↓↑上式称为重力沉降速度基本方程式。3、沉降速度实用

4、公式因次分析曳力系数ξ与ReP的关系：(1)圆球(2)圆盘(3)圆柱10-410-310-210-11.01010210310410510610-11.010102103105RePξ(1)(2)(3)①层流区（Stokes定律区，Re0<2）②过渡区（Allen定律区，2

5、的影响因素颗粒的体积浓度颗粒的体积浓度小于0.2%时，理论计算值的偏差在1%以内；颗粒浓度较高时便发生干扰沉降,需要根据浓度进行修正。器壁效应颗粒形状的影响当容器尺寸D远远大于颗粒尺寸dp时(100倍以上)，器壁效应可忽略，否则需加以考虑。同一种固体物质，球形或近球形颗粒比同体积非球形颗粒的沉降快一些。实际计算时非球形颗粒的大小可用当量直径表示。颗粒大小的影响颗粒直径＜0.5um时，沉降受到流体分子布朗运动的影响。3.3.2重力沉降分离设备1、降尘室工作原理气体入室减速颗粒的沉降运动&随气体运动，合速度：抛物线沉降运

6、动时间<气体停留时间分离所需沉降时间θt=H/ut在室内停留时间θ=L/u分离满足的条件：流道面积扩大说明：（1）不同直径d的颗粒ut不同，相应的θt不同。d，ut容易除去。（2）当某直径的颗粒满足θt≤θ时，它能够被完全（100%）地分离；当某直径的颗粒满足θt＞θ时，它不是不能被分离，仍然可以被分离，只不过是不能被完全分离。（3）能(100%)被除去的最小颗粒直径最低沉降速度~能被分离的最小粒径（4）最大处理量（生产能力）Vmax≤ut·Lb=utA0①Vmax为某一粒径能100%被去除的最大处理量，即沉降速

7、度ut应按需要完全分离下来的最小颗粒计算；②Vmax与(100%去除的)d,A0有关，而与H无关。多层降尘室清洁气流含尘气流挡板隔板降尘室一般用水平隔板做成多层，间距为40～100mm。多层降尘室生产能力(n层水平隔板)：VS≤(n+1)ut·Lb〖说明〗气流速度u不应太高，以免干扰颗粒的沉降或把已经沉降下来的颗粒重新卷起。为此，应保证气体流动的雷诺准数处于滞流范围之内；降尘室结构简单，流动阻力小，但体积庞大，分离效率低，通常仅适用于分离直径大于50μm的颗粒，用于过程的预除尘。多层降尘室虽能分离细小的颗粒，并节省地面

8、，但出灰麻烦。（1）一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20℃升至50℃，则其沉降速度将。（2）在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉降时间，气流速度，生产能力。课堂练习（3）在滞流（层流）区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比；在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。【例】采用降尘室回收