机械分离(强烈推荐).ppt

第三章机械分离与固体流态化
重力沉降与离心沉降的基本公式;
过滤机理和过滤基本参数;
恒压过滤方程及过滤常数的测定
学习要点
均相物系:物系内部各处均匀且无相界面,包括溶液、气体混合物等。
非均相物系:物系内部有不同相界面且界面两侧的物料性质有差异。
包括: 气固系统(空气中的尘埃);
液固系统(液体中的固体颗粒);
气液系统(气体中的液滴);
液液系统(乳浊液中的微滴)。
前言
非均相物系分离的依据: 连续相与分散相具有不同的物理性质(如密度)。
非均相物系分离方法:机械分离方法——按两相运动方式的不同分为沉降和过滤。
非均相物系的分离目的:
1、回收有用物质,如颗粒状催化剂的回收;
2、净化气体,如除尘、废液、废气中有害物质的清除等。
沉降:在重力或离心力作用下,使悬浮在流体中的固体
颗粒沿受力方向与流体发生相对运动,与流体
分离的过程。
重力沉降:利用悬浮固体颗粒本身的重力完成分离的操
作。——分离较大的颗粒
离心沉降:利用悬浮的固体颗粒的离心力作用而获得分离
的操作。——分离较小的颗粒
第二节沉降分离
固体颗粒处于流体中,只要两者的密度有差异,重力场中颗粒将在重力方向与流体作相对运动:
流体与颗粒间的相对运动
流体静止,颗粒运动
流体运动,颗粒静止
流体、颗粒都运动
{
(一)沉降速度
Fr
Fg
Ff
球形颗粒的自由沉降:
重力Fg 、浮力Ff 、阻力Fr
颗粒与流体一定,重力与浮力不变,阻力随下降速度增加而增大。
沉降开始阶段,颗粒作加速运动.
当三力平衡时,加速度为零,颗粒作等速沉降运动,颗粒
终端速度称为沉降速度。
小颗粒的加速阶段很短,可忽略,认为颗粒始终匀速。
一、重力沉降
单个颗粒在无限大(D/d>100)流体中沉降。
Fr
Fg
Ff
重力沉降速度正比于(s-)g 和d.
当密度差不大、粒径也不大时,沉降速度很小,故低密度的细颗粒很难分离。
重力
浮力
阻力
重力=浮力+阻力
沉降速度公式
(二)阻力系数
阻力系数是流体与颗粒发生相对运动时雷诺数的函数
层流区
湍流区
过渡区
Stocks定律
1. 若已知量能判断在哪个区域,直接采用相应公式计算;
2. 若不能确定流动处在哪个区,则应采用试差法:
先假设颗粒沉降所属区域(层流、过渡流、湍流),
选用相应的公式算出 u0 ,用u0计算Re0,
最后检验假设的流型是否正确。
①球形颗粒;
②自由沉降:颗粒沉降时彼此相距较远,颗粒间互不干扰;
③忽略容器对颗粒的阻滞作用,前提: D/d>100;
④颗粒不能太小,颗粒不因受流体分子运动的影响而使沉降速度变小。
沉降速度u0的计算:
沉降速度公式的应用条件:
固体颗粒在沉降过程中,因颗粒之间的相互影响,而使颗粒不能正常沉降。 u干<u0
原因:颗粒实质上是在密度和粘度都比清液大的悬浮液内沉降,受浮力、阻力都较大;颗粒下沉的同时,流体被置换上升,阻滞了相邻颗粒的沉降。
先计算u0,再根据颗粒的浓度对流体的密度和粘度进行校正,校正方法查手册。
干扰沉降:
u干的求算: