第三章非均相物系分離及固體流態(tài)化

第三教學§3-0概§3-1顆粒及 的特§3-2沉降教學覆蓋內容：顆粒及顆粒群的性積、表面積、比表面積、空隙率及平均自由截面積）；沉降的基本概念（心沉降、自由沉降和干擾沉降；沉降速度的計算；旋風分離器的性能參數(shù)（臨界直徑、分離效率、粒級率、分割直徑）；方法。過濾操作的基本概念，過濾基本方程及計算（濾液量、過濾時間、洗滌時間和生產能力）；常用過濾設備（板筐壓濾機、葉濾機和回轉真空過濾機）?；ぴ蔷辔锵档姆蛛x和

混合物施加發(fā)生相對沉

§30概述均相物非均相物離心沉

乳濁液（液—液混合物含塵氣體、含霧氣回收有價值的分散機械分

過化工原

離心

目材料與化學工

凈化分散介質以滿產工藝要環(huán)境保護非均相物系的分離和

化學工程教§3.1.1顆粒的特—、單一顆粒的大小和形球形顆直徑d

Vd6

Sd

ad非球形顆粒——d36Vd Sp

des

dea6a6a

dap

6

體積相同時，球形顆粒的表面積最小，φ≤1化工原非均相物系的分離和

二、顆粒粒度分篩過

粒度分分布篩號

篩余

篩分分

頻率分布函數(shù)曲 ◆頻率函數(shù)曲Fi

直徑小于dpi的顆粒質

f

~idi

~

di1di

化工原非均相物系的分離和

fi

d(dpd(dp

Fi

d0

fd(dp化工原非均相物系的分離和

平均直設所有顆粒的形狀系數(shù)相等,按比表面積相等, 1

或 da

xi三、粒子的密 真密度 堆積密度(ρb):一、床層空隙

床層顆粒體床層

化工原非均相物系的分離和

二、床層的比表面積——單位體積床層具有的顆粒表ab(1三床層的各向化工原非均相物系的分離和

§32沉降bb6d3gu2tD2A質量 3g6d36s 顆粒在流體中沉降時§3.2.1重力自由F

沉降的兩個階段：加速段、等速段c加速段可忽c等速段的顆粒運動速度稱為沉降度(終端速度)，用ut化工原非均相物系的分離和

§32沉降 p pp3d3()g

Stokes區(qū)10Stokes區(qū)104RetD 2pptAllen區(qū)1Allen區(qū)1RetDu0.27dp(p)gtDNuwton區(qū)103Ret2u1.74dp(pt化工原非均相物系的分離和

§32沉降二、影響沉降的顆粒大顆粒的實際沉降速度小于速度；小顆粒的沉降速度增顆粒的球顆粒的位向對沉降速度也有影響壁面t12.1Dt12.1Dd在Stokes區(qū)，器化工原非均相物系的分離和

§32沉降三、沉降試差tts-(34d2.Re由由UtRet化工原非均相物系的分離和

§32沉降KStokes

R(p)3

4K3Nuwton區(qū)

選擇相應公式計算 1 1323t由~dpRetut三、重力降塵

停留時LuL

沉降

高化工原非均相物系的分離和

LBuH顆粒在降塵室中的運動

tttVsBHuBLutA底VsBHuBLutA底化工原非均相物系的分離和

§32沉降特點：結構簡單、設備龐大、效率低，適合分離75μm上的顆沉降化工原非均相物系的分離和

§3.2.2離心

§32沉降一、離心離心力: maT浮力:Fb 曳力:FD 4d4dpp2T3D

A C A C 顆粒在旋轉流場中的運化工原非均相物系的分離和

§32沉降DReRep=dput/1或 層流d2 DReRep=dput/1或 層流ru r

二、離心

2

三、構造旋風分離化工原非均相物系的分離和

§32沉降四、旋風分離器的臨界直 條件：停留時間

沉降

假設：1)假設氣體速度恒定，且等于進口 氣A速ui；2)假設顆粒沉降過程中所穿過的氣流A的最大厚度等于進氣口寬度B；3)假設顆 沉降服 公式

影響因素：設備類型及尺寸、操作溫度及流速、顆粒ddcNu rur非均相物系的分離和

§32沉降分c1c1c20總效ccccii0 uip對標準ifif1dd50化工原非均相物系的分離和

§32沉降11 ddc或dd50化工原非均相物系的分離和

§32沉降旋風分離旋風分離器的特點：流量大、壓頭低氣體的膨消耗于氣摩擦阻離器值在5.0～8.0間氣速，分離效率，但阻力，不經濟壓降一般控制在0.5~2kPa左右 氣速15～25m/s)，采縮小直徑、多臺并聯(lián)的方式滿足分離效率與大氣量的pp12u2i非均相物系的分離和

§32沉降五、旋風分離器的結改進目的：提高分離效率、降低壓強采用細而

細長延長減小渦流的影采用帶有旁路分離室或采用異形進氣管的旋風分離器可以改善上渦流的影響化工原非均相物系的分離和

§33過濾§3-3-1過濾操作過濾推動力：重力、壓力差、慣性離過濾的兩種方

二、過濾介質特性：多孔性介 要求：耐腐蝕、耐熱、足夠的機械強度織物介質：最小直徑為5~65m；◆多孔性固體介質：如素瓷板或管、燒結金屬等; 直徑1~3m的小顆化工原非均相物系的分離和

§33過濾可壓縮濾 ◆不可壓縮濾助濾劑要求：剛性顆粒；化學穩(wěn)定性；不可使用：可預涂，也可以混入待濾的濾漿中一起化工原非均相物系的分離和

§33過濾§3-3- 過濾基空床氣速（表觀速度uuuL濾液在濾餅層中流動的簡化模型u1真實速原則：流通截面積=床層自由截面積、細管表面積=床層表面化工原非均相物系的分離和

§33過濾b對并聯(lián)管路 b

uu11u11 4床層空隙床層顆粒的全部表4aba(1bLe1u21LL 1d28L32(1)au2ffRebdu b a(1非均相物系的分離和

K pbK

a2(1

4.174.17L

15012u3d

13

~Re關系不同的是~Reb的變化是一條連續(xù)光滑曲線，說明流體在顆粒床層中由滯流到湍流是漸變過程，這反映了顆粒床層 化工原非均相物系的分離和

歐根(Ergun歐根(Ergun

pbpb150(1L3d2Reb<2.8(RepLL1.75(1)3duu c過濾dVdV5a21c化工原非均相物系的分離和

三、濾餅的阻比阻

§33過濾r5ar5a213Ru

dVdq過濾推動 過濾阻四、過濾 m m

過濾總推 m

rLL

e（濾餅阻力介質阻力e化工原非均相物系的分離和

§33過濾五、過濾LvV/

LvV/

Ap e Ade

rVV令rr,比故故AdrVVp1s,k1r,，K2kp1e化工原非均相物系的分離和

§33過濾則有

dV KAd 2VVe

dqd

e2qqe

§3-3-3恒壓對一定的懸浮液，K可視積分得V2 KAe或者q Ke化工原非均相物系的分離和

§33過濾§3-3-4恒速過濾和先恒 壓過一、恒速特點：過濾速率為常數(shù)，K不為常在一定條件下，、r、v、UR、qe均為常數(shù)，于是有paR式中：arvU2,brvUR dVdV2VVqRepU2RURe非均相物系的分離和

§33過濾二、先恒 壓過kA2P1dV令：令：K(dV/d)~V(VV)dV kA2 e )2V(VV)KA222ReRR)非均相物系的分離和

§33過濾§3-3-5過濾常數(shù)的測定恒壓下 V

eee

KA

q K

1q

eeee

斜率→K,q00

q

化工原非均相物系的分離和

§33過濾二、壓縮性指數(shù)s的測KKlogK(1s)logp求出壓縮指數(shù)§3-3-6餅的洗特點：洗滌推動力、阻力不變，洗滌速度為

dV 洗滌推動wAdw

洗滌阻化工原非均相物系的分離和

§33過濾AdAd r,AAd Awr, wwddV化工原非均相物系的分離和

§3-3-

過濾設

§33過濾

一、板框結構濾框、濾板（洗滌板、過濾板過濾面積約為化工原非均相物系的分離和

§33過濾操作操作周期過濾時間洗滌時間輔助時操作周期過濾時間洗滌時間輔助時 wDdddV4d 8(VV1dVe操作條件與過濾終了相同，則生產V

V

Q

wD wD

化工原非均相物系的分離和

§33過濾二、葉濾

屬間歇

12641264753a.I結轉筒——筒的側壁上覆蓋有金屬網，長、徑之比約為濾布%；0.1?；ぴ蔷辔锵档姆蛛x和

操作特

§33過濾操作周期1nQV操作周期1nQVT其中22e 生產能力浸沒分數(shù)

TTn

KA2nQQ Kn,nQ化工原非均相物系的分離和

§33過濾例.在3×105Pa的壓強差下對鈦白粉在水中的懸浮液進行過濾實驗，測得過常數(shù)K=5×105m2/S、qe=0.01m3/m2，又測得濾餅體積和濾液體積之比為；）過濾完畢，用0.1）解：1）過濾過濾面積：過濾面積：A3820.810.81Vc380.810.810.025VVcv0.62330.08化工原非均相物系的分離和

§33過濾qV7.913

1(q2 K11

(0.1563220.15630.01)（dV 1(d

)E

8(VVe

510549.8628(7.79130.0149.86)

1.8743103m3/

0.17.7913 (dVd

Qc

0.623355141615

1.202m3濾餅/化工原非均相物系的分離和

復基本概顆粒特面比數(shù)顆的性質（篩分布、數(shù)直密、床層特空比同沉力沉降、離沉由、降速影因素；離分分臨及因、分離效壓室點基，基方程