非均相混合物分離

1、克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石油化學(xué)工程系石油化學(xué)工程系化工原理化工原理第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離1本章學(xué)習(xí)要求1.熟練掌握的內(nèi)容 非均相混合物的重力沉降與離心沉降的基本公式；過濾機(jī)理和過濾基本參數(shù)；恒壓過濾方程及過濾常數(shù)的測定。2.理解的內(nèi)容 沉降區(qū)域的劃分；降塵室生產(chǎn)能力的計(jì)算；旋風(fēng)分離器臨界直徑的計(jì)算；過濾基本方程；沉降與過濾的各種影響因素；板框壓濾機(jī)與轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、操作及計(jì)算。3.了解的內(nèi)容 其它分離設(shè)備的構(gòu)造與操作特點(diǎn)；干擾沉降；濾餅的可壓縮性；恒速過濾；分離設(shè)備的選擇。 克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石油化學(xué)工程系石油化

2、學(xué)工程系化工原理化工原理第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離2均相物系：指物系內(nèi)部各處均勻且無相界面，包括溶液、氣體混合物等。非均相物系：指物系內(nèi)部有隔不同相的界面且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)有差異。包括： 氣固系統(tǒng)（如空氣中的塵埃）； 液固系統(tǒng)（如液體中的固體顆粒）； 氣液系統(tǒng)（如氣體中的液滴）； 液液系統(tǒng)（如乳濁液中的微滴）等?？死斠缆殬I(yè)技術(shù)學(xué)院克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石油化學(xué)工程系石油化學(xué)工程系化工原理化工原理第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離3 非均相物系分離的依據(jù)是連續(xù)相與分散相具有不同的物理性質(zhì)（如密度），故可用機(jī)械方法進(jìn)行分離。利用密度差進(jìn)行分離時(shí)，必須使分

3、散相與連續(xù)相產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，因此，分離非均相物系的單元操作遵循流體力學(xué)的基本規(guī)律，按兩相運(yùn)動(dòng)方式的不同分為沉降和過濾。非均相物系的分離主要用于：1、回收有用物質(zhì)，如顆粒狀催化劑的回收；2、凈化氣體，如除塵、廢液、廢氣中有害物質(zhì)的清除等。 克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石油化學(xué)工程系石油化學(xué)工程系化工原理化工原理第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離4 沉降操作是使懸浮在流體中的固體顆粒，在重力或離心力的作用下，沿著受力方向發(fā)生運(yùn)動(dòng)而沉積，從而與流體分離的過程。重力沉降：利用懸浮固體顆粒本身的重力完成分離的操作。離心沉降：利用懸浮的固體顆粒的離心力作用而獲得分離的操作。克拉

4、瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石油化學(xué)工程系石油化學(xué)工程系化工原理化工原理第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離5一、一、 重力沉降重力沉降（一 ）球形顆粒的自由沉降自由沉降速率：3)(4pptdu（二）阻力系數(shù) 介質(zhì)阻力系數(shù)=f(Rt)克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石油化學(xué)工程系石油化學(xué)工程系化工原理化工原理第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離6（三）沉降速度的計(jì)算對一定的顆粒與介質(zhì)而言，重力與浮力值不變，而阻力則隨下降速度增加而增大。沉降開始階段，顆粒作加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后，當(dāng)重力等于浮力與阻力之和時(shí)，加速度為零，顆粒即作等速沉降運(yùn)動(dòng)，此時(shí)

5、顆粒的沉降速度稱為沉降速度或終端速度。層流區(qū) ut= 斯托克斯公式過渡區(qū) ut= 艾倫公式湍流區(qū) ut= 牛頓公式計(jì)算ut需用試差法，即先假設(shè)流動(dòng)類型（層流、過渡流、湍流）后選用相應(yīng)的ut計(jì)算式算出ut，用ut計(jì)算Re，再檢驗(yàn)假設(shè)的流型是否正確。 18)(2ppgd4 . 1/16 . 04 . 06 . 1)(153. 0ppgdgdpp)(74.1克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石油化學(xué)工程系石油化學(xué)工程系化工原理化工原理第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離7（四）實(shí)際重力沉降速度自由沉降：固體顆粒在沉降過程中不因流體中其他顆粒的存在而受到干擾的沉降。干擾沉降：固體

6、顆粒在沉降過程中，因顆粒之間的相互影響，而使顆粒不能正常沉降。克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石油化學(xué)工程系石油化學(xué)工程系化工原理化工原理第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離8二、 離心沉降離心沉降 顆粒在離心力場作用下，受到離心力的作用而沉降的過程稱為離心沉降。懸浮在流體中的微粒，利用離心力比利用重力可以使微粒的沉降速度增大很多，這是因?yàn)殡x心力由旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生，旋轉(zhuǎn)的速度愈大則離心力也愈大；而微粒在重力場中所受的重力作用是一個(gè)定值。因此，將微粒從懸浮物系中分離時(shí)，利用離心力比利用重力有效的多。同時(shí)，利用離心力作用的分離設(shè)備不僅可以分離較小的微粒，而且設(shè)備的體積可以縮小。與

7、重力沉降速度相比，只是將重力場改為離心場。 克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石油化學(xué)工程系石油化學(xué)工程系化工原理化工原理第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離9三、沉降分離設(shè)備1、重力沉降設(shè)備降塵室、連續(xù)沉降槽2、離心分離設(shè)備 旋風(fēng)分離器、旋液分離器、離心沉降機(jī)旋風(fēng)分離器克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石油化學(xué)工程系石油化學(xué)工程系化工原理化工原理第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離10一、概述（一）濾餅過濾與深層過濾濾餅過濾：懸浮液中的顆粒沉積在過濾介質(zhì)表面形成濾餅層，濾液穿過濾餅層中的空隙流動(dòng)叫做濾餅過濾。深層過濾：固體顆粒不形成濾餅，而是沉積在

8、過濾介質(zhì)內(nèi)部叫做深層過濾。 通常將原懸浮液稱為濾漿，濾漿中的固體顆粒稱為濾渣，過濾時(shí)積聚在過濾介質(zhì)上的濾渣層稱為濾餅，通過過濾介質(zhì)的液體稱為濾液。克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石油化學(xué)工程系石油化學(xué)工程系化工原理化工原理第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離11（二）過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)的作用是支承濾餅，故除有孔隙外，還應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度及盡可能小的阻力。工業(yè)上常用的過濾介質(zhì)有：織物介質(zhì)：天然纖維、化學(xué)纖維、玻璃絲、金屬絲織成的濾網(wǎng)。 多孔性固體介質(zhì)：多孔性陶瓷板，多孔性塑料板，多孔性金屬陶瓷板等，此類介質(zhì)能截留小至1-3m的固體顆粒。 堆積介質(zhì)：細(xì)沙、石、炭屑等堆積的顆

9、粒床層及非編織纖維玻璃棉等的堆積層。一般用于處理含固體微粒少的懸浮液，如水的凈化。 克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石油化學(xué)工程系石油化學(xué)工程系化工原理化工原理第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離12（三）過濾推動(dòng)力過濾推動(dòng)力是指濾餅和過濾介質(zhì)兩側(cè)的壓力差。此壓力差可以是重力或人為壓差。增加過濾推動(dòng)力的方法有：1、增加懸浮液本身的液柱壓力，一般不超過50KN/m2，稱為重力過濾。2、增加懸浮液液面的壓力，一般可達(dá)500KN/m2稱為加壓過濾。3、在過濾介質(zhì)下面抽真空，通常不超過真空度86.6KN/m2，稱為真空過濾。此外，過濾推動(dòng)力還可以用離心力來增大，稱為離心過濾。

10、克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石油化學(xué)工程系石油化學(xué)工程系化工原理化工原理第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離13（四）過濾基本參數(shù) 處理量、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)率、過濾面積、懸浮液固相濃度、濾餅含液量、濾餅與濾液的體積比、過濾速率、過濾速度（五）濾餅的可壓縮性不可壓縮濾餅：由剛性顆粒形成的濾餅，在過濾過程中顆粒形狀和顆粒間的空隙率保持不變。可壓縮濾餅：由非剛性顆粒形成的濾餅，在壓強(qiáng)差作用下會變形。（六）濾餅的洗滌目的：回收濾液或得到較純凈的固體顆?？死斠缆殬I(yè)技術(shù)學(xué)院克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石油化學(xué)工程系石油化學(xué)工程系化工原理化工原理第三章第三章 非均相混合物的分離非均相混合物的分離14二、恒壓過濾（一）過濾的基本方程)(efVVvrpAAdtdV（二）恒壓過濾方程V2+2VeV=KA2tq2+2qeq=Kt（三）過濾常數(shù)K、Ve、qe的測定根據(jù)恒壓過濾方程，測兩個(gè)時(shí)間t1、t2的濾液體積V1、 V2，聯(lián)立方程組即可估算其值。