化工原理2012-3 非均相 03

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機械分離與固體流態(tài)化2生產(chǎn)中常遇的混合物有兩大類:均相混合物：常用的分離方法吸收、蒸餾非均相混合物：氣態(tài)非均相物系液態(tài)非均相物系在非均相物系中，處于分散狀態(tài)的物系相稱為分散相；包圍分散介質(zhì)的相稱為連續(xù)相。3過濾：根據(jù)混合物粒度差異，使兩相在外力作用和帶孔介質(zhì)截留的綜合作用下，達到分離的方法；外力可以是重力、離心力、壓力差。非均相物系的分離從工作原理上可分為：沉降：根據(jù)混合物兩相的密度的不同，在受外力時產(chǎn)生相對運動而達到分離的方法；外力為重力時的沉降為重力沉降；外力為離心力時的沉降為離心沉降。篩分：利用篩網(wǎng)孔徑的大小，將不同粒徑的顆?；旌衔锓蛛x4第二節(jié)沉降球形顆粒密度為s；直徑為d；流體密度為一、重力沉降自由沉降：外力為重力，顆粒之間不相互作用。球形顆粒所受力向上為：Fb+Fd下為：FgFbFdFg

當Fb+Fd<Fg時，向下以加速度運動，F(xiàn)d增加；

Fb+Fd＝Fg時，勻速運動，此時顆粒的運動速度為沉降速度u0；5根據(jù)力平衡原理推出：沉降速度：為粒子與流體相對運動的阻力系數(shù)(用量綱分析的方法得到):

＝f〔Re0〕Re0=du0/67層流區(qū)，Re0≤０.３(工程10－4<Re0

≤2)

=24/Re0過渡區(qū)，2<Re0

≤500=18.5/Re00.6湍流區(qū)，500<Re0

≤2×105

=0.44Re0>2×105

時，實驗結(jié)果無規(guī)律8將不同的計算式帶入可得不同區(qū)域的沉降速度計算公式：層流區(qū)：uo=d2(s-)g/18過渡區(qū)：u0=0.27[d(s-)gRe00.6/]1/2

湍流區(qū)：u0=1.74[d(s-)g/]1/2

非球形顆粒的直徑用當量直徑de帶入計算:

de=(6VP/)1/3

干擾沉降:顆粒沉降時會發(fā)生相互影響的沉降。干擾沉降速度用自由沉降速度計算方法計算,用顆粒濃度對所用流體密度、黏度進行校正。910二、降塵室L

0=H/u0

=L/u

>0

L/uH/u0

u=Vs/BHL/(Vs/BH)H/u0

Vs

BLu0即:降塵室的生產(chǎn)能力在理論上只與降塵室的水平截面積和顆粒的沉降速度有關(guān),而與降塵室的高度無關(guān).根據(jù)這一點,降塵室的高度只要不卷起塵粒即可;為節(jié)約面積常將降塵室做成多層。H11例3-312三、沉降槽1、懸浮液的沉聚過程2、連續(xù)式沉降槽的計算A為沉降槽的橫截面積,h為清液層的高度，Vs為清液的流量，清液在槽內(nèi)的停留時間=hA/Vs顆粒從進料口到槽底的沉降時間'=h/u0顆粒從懸浮液中分離出來的條件是:'h/ut

hA/Vs

Vs

u0A13分離固-液懸混物系的重力沉降設(shè)備.連續(xù)沉降槽操作達到穩(wěn)定后，單位時間所通入的料漿量等于排出的清液量與沉渣量之和，則各區(qū)域的高度維持恒定。14151617三、離心沉降原理二者的差異是產(chǎn)生沉降推動力的加速度不一樣，離心沉降為ut2/r，重力沉降為g。離心沉降速度離心沉降的速度為離心力和向心力+阻力平衡時的速度離心沉降和重力沉降的速度式比較:18旋風分離器：19分離性能估計：分離粒徑：分離效率：20已知含塵氣體中塵粒密度為2300kg/m3，氣體溫度為500℃（=0.036cP)，流量為1000m3/h。采用標準型旋風分離器，取D=400mm，其他尺寸按圖上所列比例決定，試估計臨界直徑dc。例3-421四、流體阻力：氣體通過旋風分離器的壓降一般在500~2000Pa。其壓力降計算公式：22第三節(jié)過濾一、工業(yè)過濾：（一）深層過濾和濾餅過濾23（二）、基本概念濾漿或料液:被過濾的懸浮液過濾介質(zhì):多孔介質(zhì)濾液或濾清液:通過介質(zhì)的液體濾餅或濾渣:被介質(zhì)截留下來的固體顆粒（三）、濾餅的可壓縮性不可壓縮濾餅:通過單位床層的流體阻力可視作不變可壓縮濾餅:通過單位床層的流體阻力隨壓力變化24二、過濾基本方程1、過濾速度過濾速度:u=dV/Ad=dq/d1織物介質(zhì)(濾布)2粒狀介質(zhì)3多孔固體介質(zhì)助濾劑:增強介質(zhì)的機械強度（四）、過濾介質(zhì)252、液體通過濾渣層的流動p=p1+p2

通過濾餅的壓力降通過過濾介質(zhì)的壓力降過濾操作分為：恒壓過濾恒速過濾濾餅不可壓縮濾餅可壓縮

L濾餅厚度p濾液在濾餅層前后兩側(cè)的壓力差

濾液粘度r常量1/m2u濾液在直流通道中的流速26dV/Ad=p/r(L+Le)若過濾介質(zhì)的阻力相當與濾餅Le厚度的阻力,則：恒壓過濾時：濾液流過濾餅時，流通通道的直徑和長度用d和l表示，對于一定條件下的濾渣層，de為定值，l與濾渣層的厚度L成一定比例關(guān)系：u1=de2p1/32l273、過濾基本方程式若獲得單位體積濾液而形成的濾餅體積為c,則任一時間的濾餅厚度L與已獲得的濾液體積V的關(guān)系為:LA=cVL=cV/A

Le=cVe/A若令K/2=p/rc

dV/d=kA2/2(V+Ve)=KA2/(V+Ve)恒壓過濾方程V2+2VVe=KA2q2+2qqe=K284、過濾常數(shù)的測定：方法之一：方法之二：將衡壓過濾方程微分得：2（q+qe）dq=Kd293031

附圖１3233附圖２附圖２3435三、過濾設(shè)備1、板框過濾機的結(jié)構(gòu)和操作:2、轉(zhuǎn)筒真空過濾機的結(jié)構(gòu)和操作

3、葉濾機4、燒結(jié)管過濾器5、三足式離心機6、袋濾器36洗滌的方法有：置換法橫穿法3738八、間歇過濾計算1、過濾設(shè)備的生產(chǎn)能力：間歇過濾過程的操作時間由過濾時間,洗滌時間,輔助時間三部分組成,過濾設(shè)備的生產(chǎn)能力(m3/h)為:Vh=V/(+洗+輔)=V/2、過濾時間的計算：用恒壓過濾方程式計算393、洗滌時間：橫穿法洗滌時，洗滌速度是過濾終了時的速度的1/44、拆裝時間：由實際情況定5、最佳操作周期：為過濾和洗滌時間之和等于拆裝時間40一個循環(huán)中，過濾時間與洗滌時間之和等于輔助時間，則達到一定產(chǎn)量所需的總時間最少，故每操作周期