第三章非均相物系的分離和固體流態(tài)化

第三章非均相物系的分離和固體流態(tài)化第1頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.基本概念非均相物系：凡物系內(nèi)部有隔開兩相的界面存在，而界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同者稱為～。分散相：非均相物系里，處于分散狀態(tài)的物質(zhì)稱為分散相。連續(xù)相：包圍著分散物質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài)的流體稱為連續(xù)相。第2頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月均相物系常用的分離方法：精餾、吸收、萃取、干燥、結(jié)晶、膜分離、吸附等非均相物系：過濾、沉降根據(jù)外力不同：重力沉降、離心沉降第3頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月2.非均相物系分離的目的：（1）回收分散物質(zhì)（2）凈化分散物質(zhì)

(3)環(huán)境保護和安全生產(chǎn)。第4頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)顆粒及床層的特性3－1－1顆粒的特征一、顆粒的大小及形狀（一）單一顆粒1、球形顆粒：對于球形顆粒，通常用直徑表示其尺寸，其它尺寸均表示為與直徑的關(guān)系：體積表面積比表面積第5頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月實際顆粒的體積等于當(dāng)量球形顆粒的體積時，球形顆粒的直徑稱為體積當(dāng)量直徑。2、非球形顆粒：常用當(dāng)量直徑和形狀系數(shù)來表示其特征。體積當(dāng)量直徑：實際顆粒的表面積等于當(dāng)量球形顆粒的表面積時，球形顆粒的直徑稱為表面積當(dāng)量直徑。表面積當(dāng)量直徑：第6頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

實際顆粒的比表面積等于當(dāng)量球形顆粒的比表面積時，球形顆粒的直徑稱為比表面積當(dāng)量直徑。比表面積當(dāng)量直徑：第7頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月顆粒的形狀與球形顆粒的差異程度。（二）形狀系數(shù)（球形度）：對于非球形顆粒，必須有兩個參數(shù)才能確定其特征，通常選用體積當(dāng)量直徑和形狀系數(shù)來表征顆粒的體積、表面積和比表面積。即：由于相同體積時球形顆粒的表面積最小，因此任何非球形顆粒的球形度均小于1，對于球形顆粒，

s＝1。第8頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月顆粒群的平均比表面積直徑：

（二）顆粒的平均粒徑（顆粒平均直徑的計算方法很多）第9頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月3、堆積密度（表觀密度）

b：粒子體積包括顆粒間的空隙，則稱為粒子的堆積密度。顯然，

b

s三、粒子的密度1、密度：單位體積內(nèi)的粒子質(zhì)量稱為粒子的密度。2、真實密度

s：粒子體積不包括顆粒間的空隙，則稱為粒子的真實密度。第10頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）基本常識：

非球形

球形，

均

非均，

邊壁

中心，亂堆床層

在0.47～0.70。3－1－2顆粒床層的特性一、床層的空隙率顆粒床層：由顆粒群堆積而成的、具有一定厚度的靜止顆粒層.其疏密程度常用空隙率表示：說明：（1）

與顆粒形狀、大小、均勻程度、堆積方法有關(guān)，具體數(shù)值由實驗獲得；（2）

的數(shù)值直接影響流體流經(jīng)床層的阻力大小；（3）工業(yè)上通常假設(shè)

各向同性；第11頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月單位床層體積具有的顆粒表面積稱為床層的比表面積。若忽略顆粒間接觸面積的影響，則：床層的比表面積也可根據(jù)堆積密度估算：第12頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

沉降過程沉降操作：在某種力的作用下，利用分散相和連續(xù)相之間密度的差異，使之發(fā)生相對運動而實現(xiàn)分離的操作過程。實現(xiàn)沉降操作的作用力:即重力沉降和離心沉降通常是重力和離心力，3－2－1重力沉降一、沉降速度（一）顆粒的自由沉降1、單顆粒運動的受力分析第13頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)有一表面光滑的球形顆粒，置于靜止的流體介質(zhì)中，如果顆粒密度大于流體密度，則必發(fā)生相對運動，受力情況如圖。假設(shè)顆粒的密度為

s，直徑為d，流體的密度

，阻力與相對運動速度u有關(guān)，仿照管內(nèi)流體阻力計算式，

可寫成如下關(guān)系：第14頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)牛頓第二定律：

式中

或：因此加速階段是指顆粒的相對運動速度u由0

ut的這個階段。保持為ut的階段稱為等速階段。2、沉降的兩個階段當(dāng)顆粒開始沉降的瞬間

u=0，則Fd=0，此時Fg－Fb

0，故加速度a具有最大值，隨u值的增加，曳力有一定的數(shù)值Fd

0，直到某一數(shù)值時，F(xiàn)g－Fb－Fd=0,此時u值不再增加而恒定,第15頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月Vs≤A?ut

為滿足除塵要求，氣流的停留時間至少與顆粒的沉降時間相等，即：若降塵室設(shè)置n層水平隔板，則多層降塵室的生產(chǎn)能力為：

上式表明：對一定物系,降塵室的處理能力只取決于降塵室的底面積，而與高度無關(guān)。因此降塵室常設(shè)計成扁平形，或在室內(nèi)設(shè)置多層水平板。第16頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月為避免沉降顆粒被重新卷起，通常板間距?H≥40mm，且一般使氣流流動處于層流區(qū)。降塵室

第17頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月

1、

沉降槽的構(gòu)造與操作

2、

濃懸浮液的沉聚過（二）沉降槽（三）分級器

第18頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月3－2－2離心沉降依靠慣性離心力的作用二實現(xiàn)的沉降過程稱為離心沉降分類：氣固分離――旋風(fēng)分離器；氣液分離――旋液分離器，沉降離心機一、慣性離心力作用下的沉降速度

當(dāng)流體帶著顆粒旋轉(zhuǎn)時，如果顆粒的密度大于流體密度，在慣性離心力的作用下，顆粒將沿切線方向甩出。設(shè)顆粒與中心軸的距離為R，切線速度為uT，如顆粒呈球形，密度

s，直徑d，流體的密度