化工原理课件非均相物系分离(全).ppt

章非均相物系的分离3.1概述非均相物系3.1.2非均相物系的分类3.1.3非均相物系的分离目的3.1.4非均相物系的分离方法3.2.2颗粒床的特性1、床层的空隙率单位体积床层所具有的空隙体积(m3/m3)。空隙率通过实验测得一般乱堆床层的空隙率大致在0.47~0.70之间2、床层的比表面积3.3颗粒的沉降3.3.1重力沉降2、球形颗粒的自由沉降速度根据牛顿第二定律可知3、沉降速度实用公式①层流区（Stokes定律区，Re0<2）4、强化重力沉降的方法6、沉降速度的影响因素3.3.2重力沉降分离设备工作原理说明：（1）不同直径d的颗粒ut不同，相应的θt不同。d，ut容易除去。（2）当某直径的颗粒满足θt≤θ时，它能够被完全（100%）地分离；当某直径的颗粒满足θt＞θ时，它不是不能被分离，仍然可以被分离，只不过是不能被完全分离。（3）能(100%)被除去的最小颗粒直径（4）最大处理量（生产能力）多层降尘室〖说明〗（1）一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20℃升至50℃，则其沉降速度将。【例】采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。降尘室底面积为10㎡，宽和高均为2m。操作条件下气体密度为0.75kg/m3，粘度为2.610-5Pas，颗粒密度为3000kg/m3。降尘室的生产能力为3m3/s。试求：（1）理论上可完全回收的最小颗粒直径；（2）粒径为40m的颗粒的回收百分率；（3）如将降尘室改为多层以完全回收10m的颗粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔板及板间距。解：核算沉降流型由于各种尺寸的颗粒在降尘室内的停留时间均相同，故40m的颗粒的回收率也可用其沉降速度ut’与69.1m的颗粒的沉降速度ut之比来确定，在层流区需设置水平隔板层数即气体在降尘室的流动为层流，设计合理。3.3.3离心沉降1、离心沉降速度uT当三个力达到平衡时：Fc-Fb-FD=02、离心沉降速度与重力沉降速度的比较3、离心分离因数3.3.4离心沉降设备旋风分离器1、结构:主体的上部为圆筒形,下部为圆锥形,中央有一升气管。矩形切线入口。颗粒41评价指标1）临界粒径定义：理论上在旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒。计算公式的推导：假设：（1）气流严格按螺旋形路线作等速运动，其切向速度等于进口气速ui；（2）颗粒向器壁沉降时，必须穿过厚度等于进气宽度B的气流层，方能达到器壁而被分离；（3）颗粒的流动类型为滞流。〖说明〗46课堂练习3.4过滤1、过滤操作2、过滤方式（1）滤饼过滤：固体沉积物在介质表面堆积、架桥而形成滤饼层。滤饼层是有效过滤层。（2）深层过滤：过滤介质是较厚的粒状介质的床层，过滤时悬浮液中的颗粒沉积在床层内部的孔道壁面上，而不形成滤饼。3、过滤介质过滤介质种类：①织物介质—滤布(织物、网)，截留的粒径5μm以上，工业应用广泛②多孔固体介质—具有微细孔道的固体，截留粒径1～3μm的微细粒子③堆积介质—固体颗粒或纤维等堆积，适用于深层过滤④微孔膜—由高分子材料制成的薄膜状多孔介质。适用于滤除0.02～10μm的混悬微粒。4、滤饼的压缩性和助滤剂（2）助滤剂助滤剂—具有一定刚性的颗粒或纤维状的固体。加入助滤剂可减少可压缩滤饼的流动阻力。1、颗粒床层的物理模型与基本参数基本参数④孔道(细管)当量直径de：2、过滤速度及其表达滤液流速u1:因此，过滤速度3）滤饼的阻力过滤推动力：促成滤液流动的因素，即压强差ΔpC过滤阻力：μrL=μR滤液本身的粘性：μ滤饼阻力：R=rL4）过滤介质的阻力过滤截面积不变，则以整个截面积计算的滤液通过滤饼层和过滤介质的速度相等，即5）过滤基本方程式不可压缩滤饼:3、恒压过滤方程式与过滤介质阻力相对应的虚拟滤液体积为Ve，假定需要过滤时间为θe，此阶段实际获得滤液V=0，则上式简化为在有效过滤阶段，Ve、θe为常数，积分总结：恒压过滤方程式对于不可压缩滤饼原理一对过滤方程进行微分（2）压缩性指数s的测定（1）恒压过滤时，滤浆温度降低，则滤液粘度，过滤速率。（4）已知q为单位过滤面积所得滤液体积V/S，qe为Ve/S，Ve为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为Ve时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒定过滤时，测得，过滤常数K＝，qe=。【例】用过滤面积为0.04m2的小型板框压滤机恒压过滤含固体10%（质量％）的滤浆，滤饼不可压缩，滤饼含水量20%。过滤时间分别为0，38.2s，114.4s时的滤液量分别为0，0.004m3，0.008m3。若在相同条件下处理滤浆10t/h。需要多大的过滤面积？滤液密度为1000kg/m3。解：将恒压过滤方程操作方式1、板框过滤机最普遍使用的一种过滤机由许多块滤板与滤框交替排列组合而成。84主要工作部件:86过滤：滤浆由总管入框框内