化工原理其次章

本文格式為Word版，下載可任意編輯——化工原理其次章

化工原理

其次章非均相物系分離

化工原理

本章學習要求把握的內(nèi)容沉降原理；自由沉降過程；重力沉降速度及計算；降塵室的計算。過濾基本方程及應用；過濾常數(shù)及計算；恒壓過濾方程及應用。板框過濾機的基本結構、洗滌時間及生產(chǎn)能力的計算。

熟悉的內(nèi)容離心沉降過程及分析；旋風分開器原理、結構及分開性能。過濾介質種類及選用。

了解的內(nèi)容顆粒與顆粒群的特性；回轉真空過濾機的特點、計算及應用；離心機的基本結構及應用；非均相混和物分開過程的加強。

化工原理

2.1概述混合物物系內(nèi)部各處物料性質均勻性質均勻而且不性質均勻存在相界面的混合物。(homogeneous例如：互溶溶液、例如：互溶溶液、混合氣體均相混合物system)

物系內(nèi)部有隔開兩相的界面存在且物料性質截然不同的混物料性質截然不同(non-homogeneous界面兩側的物料性質截然不同合物。system)非均相混合物

固體顆粒和氣體構成的含塵氣體固體顆粒和液體構成的懸浮液例如固體顆粒和液體構成的懸浮液不互溶液體構成的乳濁液液體顆粒和氣體構成的含霧氣體液體顆粒和氣體構成的含霧氣體

化工原理

分散相分散物質非均相物系連續(xù)相

處于分散狀態(tài)的物質如：分散于流體中的固體顆粒、液滴或氣泡包圍著分散相物質且處于連續(xù)狀態(tài)的流體

連續(xù)相與分散相機械分散相和連續(xù)相分開分開不同的物理性質發(fā)生相對運動的方式

沉降過濾

化工原理

2.1.1非均相物系分開在工業(yè)中的應用回收分散相凈化連續(xù)相環(huán)境保護和安全生產(chǎn)

化工原理

常用分開方法1)重力沉降2)離心分開3)過濾4)濕法凈制5)電除塵

化工原理

2.1.2顆粒與顆粒群的特性2.1.2.1顆粒的特性(1)球形顆粒體積面積比表面積

S=4πr2=πd2S6a==Vd

m2/m3

化工原理

一、顆粒的特性(2)非球形顆粒(當量直徑和球形度)當量直徑和球形度)a.體積當量直徑假設實際顆粒的體積等于當量球形顆粒的體積，假設實際顆粒的體積等于當量球形顆粒的體積，則de=3

6Vp

πdes=Sp

b.表面積當量直徑

π

c.球形度：與實際顆粒體積相等的球形顆粒的表面積與該顆粒表面積之比φ=SsSp

化工原理

2.1.2.2顆粒群的特性顆粒群(granulargroup)顆粒群(granulargroup)大小不同的顆粒組成的集合體

顆粒群粒徑分布泰勒標準篩

顆粒的平均粒徑平均比表面積直徑

顆粒的密度真密度和堆積密度

1da=nxi∑di1i

顆粒的黏附性和散粒性

化工原理

2.2顆粒沉降沉降:沉降:在某種力場中利用分散相和連續(xù)相之間的密度差異，使之發(fā)生相對運動而實現(xiàn)分開的操作過程2.2.1顆粒在流體中的沉降過程(1)質量力F(重力或離心力)質量力FF=mam:顆粒質量，kg;a:

力場加速度，m/s2顆粒質量，kg;a:力場加速度，m/s(2)浮力Fb(阿基米德原理)浮力FFb=Vpρaρ:流體密度，kg/m3流體密度，kg/m(3)曳力Fd(dragforce)曳力Fforce)

Fd=ξA

ρu22

化工原理

2.2.2重力沉降及設備重力作用力重力沉降慣性離心力離心沉降重力沉降:在重力場中利用分散相和連續(xù)相之間的密度差重力沉降異，使之發(fā)生相對運動而實現(xiàn)分開的操作過程。

1、重力沉降速度(1、重力沉降速度(freehinderedsettling)1)球形顆粒的自由沉降)設顆粒的密度為ρs,直徑為d,流體的密度為ρ,

化工原理

重力浮力阻力

Fg=

π6

d3ρsg3

F=b

π

6

dρgρu222

Fd=ξA

對球形顆粒A=

π4

d

∴Fd=ξd422

π

ρu2

化工原理

重力沉降速度的定義沉降速度(settlingvelocity):等速段中流體的運動沉降速度(settlingvelocity):等速段中流體的運動速度u速度ut顆粒開始沉降的瞬間，速度u=0,因此阻力Fd=0,a→max顆粒開始沉降后，u↑→Fd↑;u→ut時，a=0。對顆粒在沉降過程中做受力分析可得

4dg(ρsρ)ut=3ρξ

——沉降速度表達式

化工原理

2、阻力系數(shù)ξ、阻力系數(shù)通過因次分析法得知，ξ值是顆粒與流體相對運動時的雷諾數(shù)Ret的函數(shù)。對于球形顆粒的曲線，按Ret值大致分為三個區(qū)：a)滯流區(qū)或托斯克斯滯流區(qū)或托斯克斯(stokes)定律區(qū)(10–4Ret≦2)定律區(qū)(定律區(qū))

24ξ=Ret

d2(ρsρ)gut=18

——斯托克斯公式

化工原理

ξ—Ret的關系圖2-2

化工原理

b)過渡區(qū)或艾倫定律區(qū)(Allen)(2Ret103)過渡區(qū)或艾倫定律區(qū)()

18.5ξ=0.6Ret

ut=0.269

gd(ρsρ)Ret0.6

ρ

——艾倫公式

c)滯流區(qū)或牛頓定律區(qū)(Nuton)(103≤Ret2105)滯流區(qū)或牛頓定律區(qū)()

ξ=0.44ut=1.74d(ρsρ)g

ρ

——牛頓公式

化工原理

3、影響沉降速度的因素、1)顆粒的體積濃度)在各種沉降速度關系式中，當顆粒的體積濃度小于0.2%時，理論計算值的偏差在1%以內(nèi)，但當顆粒濃度較高時，由于顆粒間相互作用明顯，便發(fā)生干擾沉降，自由沉降的公式不再適用。2)器壁效應)當器壁尺寸遠遠大于顆粒尺寸時，(例如在100倍以上)容器效應可忽略，否則需加以考慮。

化工原理

utut=d1+2.1D'

3)顆粒形狀的影響)球形度

φs=

SSp

對于球形顆粒，φs=1,顆粒形狀與球形的差異愈大，球形度φs值愈低。

化工原理

對于非球形顆粒：雷諾準數(shù)Ret中的直徑要用當量直徑de代替：

π6∴de

3de

=Vp6

=3

π

VP

顆粒的球形度愈小，對應于同一Ret值的阻力系數(shù)ξ愈大；φs值對ξ的影響在滯流區(qū)并不顯著，隨著Ret的增大，這種影響變大。

化工原理

4、沉降速度的計算、試差法第102頁例[2-1]102頁[

2d2(ρsρ)gut=18

方法假設沉降屬于層流區(qū)

Ret=duρutRet2