化工原理第三章 机械分离(强烈推荐).ppt

第三章非均相物系分离
一、重力沉降
1、球形颗粒的自由沉降
2、阻力系数
3、影响沉降速度的因素
4、沉降速度的计算
5、分级沉降
二、降尘室
1、降尘室的结构
2、降尘室的生产能力
第一节沉降分离
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混合物
均相混合物
非均相混合物
物系内部各处物料性质均匀而且不存在相界面的混合物。
例如:互溶溶液、混合气体
物系内部有隔开两相的界面存在且界面两侧的物料性质截然不同的混合物。
例如
固体颗粒和气体构成的含尘气体
固体颗粒和液体构成的悬浮液
不互溶液体构成的乳浊液
液体颗粒和气体构成的含雾气体
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非均相物系
分散相
分散物质
处于分散状态的物质
如:分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡
连续相
分散相介质
包围着分散相物质且处于连续状态的流体
如:气态非均相物系中的气体
液态非均相物系中的连续液体
分离
机械
分离
沉降
过滤
不同的物理性质
连续相与分散相
发生相对运动的方式
分散相和连续相
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一、重力沉降
沉降
:在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度差异
,使之发生相对运动而实现分离的操作过程。
作用力
重力
惯性离心力
重力沉降
离心沉降
1、沉降速度
1)球形颗粒的自由沉降
设颗粒的密度为ρs,直径为d,
流体的密度为ρ,
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重力
浮力
而阻力随着颗粒与流体间的相对运动速度而变,可仿照流体流动阻力的计算式写为:
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(
颗粒开始沉降的瞬间,速度u=0,因此阻力Fd=0,a→max
颗粒开始沉降后,u ↑→Fd ↑;u → ut 时,a=0 。
等速阶段中颗粒相对于流体的运动速度ut 称为沉降速度。
当a=0 时,u=ut,代入(a)式
——沉降速度表达式
(a)
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2、阻力系数ξ
通过因次分析法得知,ξ值是颗粒与流体相对运动时的雷诺数 Ret 的函数。
对于球形颗粒的曲线,按Ret 值大致分为三个区:
a) 滞流区或托斯克斯(stokes)定律区(10 –4<Ret≤2)
——斯托克斯公式
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——艾伦公式
c) 滞流区或牛顿定律区(Nuton)(500<Ret ≤ 2×105)
——牛顿公式
b) 过渡区或艾伦定律区(Allen)(2<Ret≤500)
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3、影响沉降速度的因素
1)颗粒的体积浓度
干扰沉降:颗粒之间距离小,沉降时受其他颗粒影响的沉降
在各种沉降速度关系式中,%时,理论计算值的偏差在1%以内,但当颗粒浓度较高时,由于颗粒间相互作用明显,便发生干扰沉降,自由沉降的公式不再适用。
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