化工原理第三章非均相物系分離第一節(jié)重力沉降

化工原理第三章非均相物系分離第一節(jié)重力沉降目錄contents引言重力沉降的基本原理重力沉降的分類與應(yīng)用重力沉降設(shè)備重力沉降的優(yōu)缺點(diǎn)與改進(jìn)方法重力沉降的實(shí)驗(yàn)研究與案例分析01引言重力沉降在重力的作用下，顆?；蛞旱螐臍怏w或液體中分離出來的過程。非均相物系由兩種或多種物質(zhì)混合而成的物系，其中至少有一種物質(zhì)是非均勻分布的。分離效率沉降分離過程中，沉降速度與停留時(shí)間的乘積，表示顆?；蛞旱卧诔两颠^程中的分離效果。定義與概念重力沉降的重要性在化工生產(chǎn)中，非均相物系分離是常見的操作，重力沉降作為其中一種重要的分離方法，廣泛應(yīng)用于固液分離和液液分離。重力沉降能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)操作，且設(shè)備簡單、操作方便，對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。重力沉降對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗和減少環(huán)境污染等方面具有重要意義。最早的重力沉降理論可追溯到19世紀(jì)中葉，由英國科學(xué)家斯托克斯提出。隨著科技的發(fā)展，重力沉降理論不斷完善，并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。近年來，隨著環(huán)保意識(shí)的提高和能源消耗的增加，重力沉降技術(shù)不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，向著高效、節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展。010203重力沉降的歷史與發(fā)展02重力沉降的基本原理重力與離心力重力是指地球?qū)ξ矬w的吸引力，在化工原理中，重力主要用于描述顆粒在流體中的沉降過程。離心力是指物體在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中所受到的遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心的力，在離心沉降設(shè)備中，離心力用于加速顆粒的沉降速度。VS斯托克斯定律描述了顆粒在流體中沉降的速度與顆粒的大小、形狀和流體粘度之間的關(guān)系。當(dāng)顆粒在低流速的流體中沉降時(shí)，斯托克斯定律適用，此時(shí)顆粒受到的阻力主要來自流體粘度。斯托克斯定律阻力系數(shù)是描述顆粒在流體中受到的阻力大小的參數(shù)，它與顆粒的大小、形狀、表面粗糙度以及流體的性質(zhì)有關(guān)。阻力系數(shù)是計(jì)算顆粒沉降速度的重要參數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)測定獲得。阻力系數(shù)沉降速度是指顆粒在流體中沉降的線速度，它與顆粒的大小、形狀、密度以及流體的性質(zhì)有關(guān)。在重力沉降過程中，顆粒的沉降速度隨著流體流速的增加而增加，但當(dāng)流速增加到一定程度時(shí)，由于流體粘度的減小，顆粒所受阻力減小，導(dǎo)致沉降速度不再增加。沉降速度03重力沉降的分類與應(yīng)用顆粒在懸浮液中僅受重力作用而自然下落的分離過程。顆粒在懸浮液中受到其他外力作用（如流體阻力、機(jī)械力等）而發(fā)生的分離過程。自由沉降受阻沉降自由沉降與受阻沉降通過重力沉降將懸浮液中的固體顆粒與液體分離，得到固體和澄清的液體。懸浮液的分離廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品、環(huán)保等領(lǐng)域。懸浮液的分離利用重力沉降原理將乳濁液中的分散相與連續(xù)相分離，得到各組分。乳濁液的分離在石油、化工、制藥等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。乳濁液的分離顆粒的分級(jí)與洗滌01通過控制重力沉降的條件，將顆粒按大小進(jìn)行分級(jí)，得到不同粒度的顆粒。02分級(jí)后的顆粒可進(jìn)一步用于其他工藝過程或產(chǎn)品的制備。03顆粒的洗滌是通過重力沉降原理，將附著在顆粒表面的雜質(zhì)或多余的液體去除，提高顆粒的質(zhì)量。04重力沉降設(shè)備沉淀槽是一種用于固體顆粒與液體分離的設(shè)備，通過重力作用使固體顆粒沉降下來。沉淀槽的種類很多，根據(jù)不同的應(yīng)用場景可分為間歇式沉淀槽和連續(xù)式沉淀槽。間歇式沉淀槽適用于小規(guī)模生產(chǎn)，操作簡單；連續(xù)式沉淀槽適用于大規(guī)模生產(chǎn)，效率高。沉淀槽的構(gòu)造通常包括進(jìn)料口、出料口、沉淀區(qū)和溢流口等部分，進(jìn)料口用于加入待分離的物料，出料口用于排出澄清的液體，沉淀區(qū)用于固體顆粒的沉降，溢流口用于排出溢流的液體。沉淀槽澄清槽010203澄清槽是一種用于懸浮液分離的設(shè)備，通過重力作用使固體顆粒沉降下來，同時(shí)使液體澄清。澄清槽的構(gòu)造通常包括進(jìn)料口、出料口、攪拌裝置和沉淀區(qū)等部分，進(jìn)料口用于加入待分離的懸浮液，出料口用于排出澄清的液體，攪拌裝置用于增加物料的混合度和提高固體顆粒的沉降速度，沉淀區(qū)用于固體顆粒的沉降。澄清槽的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、分離效果好，適用于各種規(guī)模的懸浮液分離。過濾器過濾器的構(gòu)造通常包括外殼、過濾介質(zhì)和支撐材料等部分，外殼用于支撐和保護(hù)過濾器和支撐材料，過濾介質(zhì)用于攔截固體顆粒，支撐材料用于支撐過濾介質(zhì)并保證液體的流通性。過濾器是一種用于液體過濾的設(shè)備，通過多孔介質(zhì)使固體顆粒被攔截下來，從而使液體澄清。過濾器的種類很多，根據(jù)不同的應(yīng)用場景可分為深層過濾器、表面過濾器和顆粒過濾器等。深層過濾器適用于細(xì)顆粒的去除，表面過濾器適用于大顆粒的去除，顆粒過濾器適用于油水分離等特殊應(yīng)用。05重力沉降的優(yōu)缺點(diǎn)與改進(jìn)方法重力沉降過程簡單，不需要復(fù)雜的設(shè)備和控制系統(tǒng)，操作簡便。操作簡便重力沉降不需要消耗大量能源和特殊設(shè)備，因此成本相對(duì)較低。成本低廉對(duì)于低濃度的懸浮物，重力沉降具有良好的分離效果，能夠達(dá)到較高的澄清度。對(duì)低濃度懸浮物分離效果好重力沉降的優(yōu)點(diǎn)處理能力受限制重力沉降的處理能力受限于沉降速度和停留時(shí)間，對(duì)于高濃度懸浮物處理能力有限。分離效率不穩(wěn)定重力沉降的分離效率受到多種因素的影響，如懸浮物粒度、密度、溫度等，導(dǎo)致分離效率不穩(wěn)定。占地面積大為了獲得較好的分離效果，重力沉降需要較大的沉淀池，占地面積較大。重力沉降的缺點(diǎn)增加停留時(shí)間通過增加沉淀池的深度或采用多層沉淀池，延長懸浮物的停留時(shí)間，提高分離效率。改善混合物性質(zhì)通過添加絮凝劑或助濾劑等手段改善懸浮物的性質(zhì)，提高其沉降速度。優(yōu)化沉淀池設(shè)計(jì)采用斜板沉淀池、高架橋沉淀池等新型沉淀池設(shè)計(jì)，提高處理能力和分離效率。重力沉降的改進(jìn)方法03020106重力沉降的實(shí)驗(yàn)研究與案例分析實(shí)驗(yàn)操作步驟2.開啟計(jì)時(shí)器，觀察并記錄沉降管中各相物質(zhì)開始沉降的時(shí)間；4.分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出各相物質(zhì)的沉降速度和沉降量。準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材：包括沉降管、計(jì)時(shí)器、測量尺、混合物樣品等。1.將待測混合物樣品倒入沉降管中；3.在不同時(shí)間點(diǎn)記錄各相物質(zhì)的位置，并測量其高度；010203040506實(shí)驗(yàn)研究方法與步驟案例分析：某化工廠的非均相物系分離過程案例背景某化工廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了一種非均相物系，需要進(jìn)行分離處理。分離要求將非均相物系中的固相和液相進(jìn)行有效分離，得到純凈的液