第七章 非均相物系的分離

第七章非均相物系的分離第1頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1非均相物系與分離方法7.1.1非均相物系的類別概念：由不同的相組成的物系。分散質(zhì)（內(nèi)相）、分散劑（外相）7.1.2非均相物系分離方法分類1.重力沉降分離：降塵氣道、降塵室、錐形沉降器、槽形沉降器等。2.離心沉降分離：旋風(fēng)分離器、機(jī)械旋轉(zhuǎn)除塵器、旋液分離器、沉降式離心機(jī)等。3.過(guò)濾：袋濾器、陶瓷過(guò)濾器、板框過(guò)濾機(jī)、真空過(guò)濾機(jī)、葉濾機(jī)等。

分散質(zhì)分散劑固體液體氣體液相懸浮液乳濁液泡沫氣相粉塵或煙塵霧第2頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2分離效率7.2.1總分離效率ET表示分離器的分離效率。7.2.2分級(jí)分離效率Ep

按顆粒的各種粒度分別表示其被分離下來(lái)的質(zhì)量分率。分級(jí)分離效率曲線7.2.3分級(jí)分離效率與總效率的關(guān)系第3頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3重力沉降分離7.3.1重力沉降速度的計(jì)算及阻力系數(shù)沉降速度一般式：

ξ＝f(ρ,μ,d,u0)ξ＝f(Re0)層流區(qū)ξ＝24/Re0Stokes定律過(guò)渡流區(qū)ξ＝18.5/Re00.6Allen定律湍流區(qū)ξ＝0.04Newton定律高度湍流區(qū)ξ≈0.1第4頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月重力沉降速度計(jì)算方法：1.假設(shè)顆粒沉降處于層流區(qū)（對(duì)于一般顆粒多數(shù)情況如此），應(yīng)用公式計(jì)算出初步沉降速度u’0；2.根據(jù)計(jì)算出初步雷諾數(shù)Re’p;3.對(duì)初步雷諾數(shù)Re’p進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

簡(jiǎn)化計(jì)算法：1.計(jì)算出層流區(qū)與過(guò)渡流區(qū)間顆粒沉降的臨界直徑dc;計(jì)算出過(guò)渡流區(qū)與湍流區(qū)間顆粒沉降的臨界直徑d’c;判斷顆粒沉降所屬區(qū)域：d

＜dc層流區(qū)dc≤d＜d’c過(guò)渡流區(qū)d≥d’c湍流區(qū)3.計(jì)算顆粒沉降速度。第5頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月習(xí)題：

求直徑為30μm的球形石英顆粒在20℃的空氣中的沉降速度。（已知石英顆粒的密度為2650kg/m3,空氣在20℃的粘度為1.85×10－５Pa·S，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的密度為1.293kg/m3。）第6頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3.2沉降器的構(gòu)造沉降器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易建造，流體阻力小，一般為20～100Pa。但因占地面積大，收塵效率低，故一般只用于收集500μm以上的粗大塵粒，適于高濃度和腐蝕性大的粉塵作初次收塵設(shè)備使用，用于減輕第二級(jí)收塵設(shè)備的負(fù)荷。第7頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3.3除塵室設(shè)計(jì)及生產(chǎn)能力的計(jì)算含塵氣體流過(guò)除塵室的時(shí)間：τ’=除塵器長(zhǎng)度/氣流速度固體粒子沉降到除塵室底部所需時(shí)間：τ=除塵器高度/顆粒沉降速度根據(jù)可分離條件：τ’≥τ

生產(chǎn)能力：Vs=bHu=blu0=Au0由此可知，除塵室的生產(chǎn)能力在理論上與其高度無(wú)關(guān)，而僅與其水平截面積和塵粒的沉降速度有關(guān)。

除塵室設(shè)計(jì)計(jì)算步驟第8頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3.4增稠器的操作原理與構(gòu)造一、沉降濃縮（沉淀濃縮）：－－稀懸濁液用重力沉降分離成淤泥和較澄清溢流的操作。沉降濃縮得到特別澄清溢流時(shí)，稱為澄清化。A層：澄清層B層:凝聚層C層：過(guò)渡層D層：顆粒緊密堆積凝聚良好時(shí)，AB界限明顯。凝聚不良時(shí)，AB界限不明顯。AB界面的沉降速度等于干擾沉降速度。第9頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、增稠器

增稠器：處理液體非均相物系的沉降器。作用：能連續(xù)地濃縮固體濃度低的大量泥漿，作為過(guò)濾大量懸浮液之前的必要的預(yù)處理過(guò)程使用。缺點(diǎn)：占地面積大，笨重，不緊湊。

第10頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與間歇沉降相同，在穩(wěn)定狀態(tài)下形成A、B、C、D層。第11頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3.5增稠器生產(chǎn)能力的計(jì)算增稠器生產(chǎn)能力通常以澄清液流出量V1（m3/s）表示。根據(jù)沉降條件：τ’≥τ可以知道，增稠器以澄清液流量表示的生產(chǎn)能力與高度無(wú)關(guān)，僅由懸浮液中粒子的沉降速度及的截面積決定。第12頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.4離心沉降分離

7.4.1離心沉降速度的計(jì)算

由沉降速度的一般式：可得顆粒作離心沉降時(shí)沿徑向的沉降速度：第13頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月離心分離－－在離心力場(chǎng)中進(jìn)行沉降分離和過(guò)濾脫水等的單元操作。離心沉降機(jī)：離心力場(chǎng)中的沉降。用于懸濁液中微細(xì)粒子群或密度差小的液－液乳膠的分離。對(duì)于粉塵從氣流中分離而言，氣固分離設(shè)備實(shí)際上就是除塵設(shè)備。氣固分離問(wèn)題普遍存在于許多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程之中，它不僅直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，更具有重要的環(huán)保意義。第14頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月收塵效率

收塵效率是指收塵器的效率，它是評(píng)價(jià)收塵器性能的重要指標(biāo)，也是選擇使用收塵器的主要依據(jù)。第15頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.4.2沉降式離心機(jī)7.4.3旋風(fēng)式分離器7.4.4旋液分離器第16頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.5過(guò)濾7.5.1過(guò)濾的概念用過(guò)濾介質(zhì)捕集分離液體中不容性懸濁顆粒的操作稱為過(guò)濾。

按用途分為：濾餅過(guò)濾－懸濁液的濃度相當(dāng)高，在過(guò)濾介質(zhì)表面形成的濾餅中，如有1％以上的固體顆粒，約占3％～20％的體積起過(guò)濾作用者稱為濾餅過(guò)濾。澄清過(guò)濾－當(dāng)過(guò)濾0.1％以下至百萬(wàn)分之幾的極薄懸濁液時(shí)，顆粒被捕收于過(guò)濾介質(zhì)的內(nèi)部或表面，幾乎不生成濾餅，其目的在于提取澄清液，稱澄清過(guò)濾。第17頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月濾餠過(guò)濾：約3％～20％的顆粒體積起過(guò)濾作用。第18頁(yè)，課件共21頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.5.2過(guò)濾理論與過(guò)濾計(jì)算一、過(guò)濾速率康采尼方程：二、過(guò)濾基本方程三、過(guò)濾操作計(jì)算：實(shí)用過(guò)濾方程1.恒壓過(guò)濾方程V2+2VVe=KA2τ2.恒速過(guò)濾方程2V2+2VVe=