第七章 非均相物系的分離

第七章非均相物系的分離第一頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.1非均相物系與分離方法7.1.1非均相物系的類別概念：由不同的相組成的物系。分散質(zhì)（內(nèi)相）、分散劑（外相）7.1.2非均相物系分離方法分類1.重力沉降分離：降塵氣道、降塵室、錐形沉降器、槽形沉降器等。2.離心沉降分離：旋風(fēng)分離器、機(jī)械旋轉(zhuǎn)除塵器、旋液分離器、沉降式離心機(jī)等。3.過(guò)濾：袋濾器、陶瓷過(guò)濾器、板框過(guò)濾機(jī)、真空過(guò)濾機(jī)、葉濾機(jī)等。

分散質(zhì)分散劑固體液體氣體液相懸浮液乳濁液泡沫氣相粉塵或煙塵霧第二頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.2分離效率7.2.1總分離效率ET表示分離器的分離效率。7.2.2分級(jí)分離效率Ep

按顆粒的各種粒度分別表示其被分離下來(lái)的質(zhì)量分率。分級(jí)分離效率曲線7.2.3分級(jí)分離效率與總效率的關(guān)系第三頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.3重力沉降分離7.3.1重力沉降速度的計(jì)算及阻力系數(shù)沉降速度一般式：

ξ＝f(ρ,μ,d,u0)ξ＝f(Re0)層流區(qū)ξ＝24/Re0Stokes定律過(guò)渡流區(qū)ξ＝18.5/Re00.6Allen定律湍流區(qū)ξ＝0.04Newton定律高度湍流區(qū)ξ≈0.1第四頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四重力沉降速度計(jì)算方法：1.假設(shè)顆粒沉降處于層流區(qū)（對(duì)于一般顆粒多數(shù)情況如此），應(yīng)用公式計(jì)算出初步沉降速度u’0；2.根據(jù)計(jì)算出初步雷諾數(shù)Re’p;3.對(duì)初步雷諾數(shù)Re’p進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

簡(jiǎn)化計(jì)算法：1.計(jì)算出層流區(qū)與過(guò)渡流區(qū)間顆粒沉降的臨界直徑dc;計(jì)算出過(guò)渡流區(qū)與湍流區(qū)間顆粒沉降的臨界直徑d’c;判斷顆粒沉降所屬區(qū)域：d

＜dc層流區(qū)dc≤d＜d’c過(guò)渡流區(qū)d≥d’c湍流區(qū)3.計(jì)算顆粒沉降速度。第五頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四習(xí)題：

求直徑為30μm的球形石英顆粒在20℃的空氣中的沉降速度。（已知石英顆粒的密度為2650kg/m3,空氣在20℃的粘度為1.85×10－５Pa·S，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的密度為1.293kg/m3。）第六頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.3.2沉降器的構(gòu)造沉降器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易建造，流體阻力小，一般為20～100Pa。但因占地面積大，收塵效率低，故一般只用于收集500μm以上的粗大塵粒，適于高濃度和腐蝕性大的粉塵作初次收塵設(shè)備使用，用于減輕第二級(jí)收塵設(shè)備的負(fù)荷。第七頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.3.3除塵室設(shè)計(jì)及生產(chǎn)能力的計(jì)算含塵氣體流過(guò)除塵室的時(shí)間：τ’=除塵器長(zhǎng)度/氣流速度固體粒子沉降到除塵室底部所需時(shí)間：τ=除塵器高度/顆粒沉降速度根據(jù)可分離條件：τ’≥τ

生產(chǎn)能力：Vs=bHu=blu0=Au0由此可知，除塵室的生產(chǎn)能力在理論上與其高度無(wú)關(guān)，而僅與其水平截面積和塵粒的沉降速度有關(guān)。

除塵室設(shè)計(jì)計(jì)算步驟第八頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.3.4增稠器的操作原理與構(gòu)造一、沉降濃縮（沉淀濃縮）：－－稀懸濁液用重力沉降分離成淤泥和較澄清溢流的操作。沉降濃縮得到特別澄清溢流時(shí)，稱為澄清化。A層：澄清層B層:凝聚層C層：過(guò)渡層D層：顆粒緊密堆積凝聚良好時(shí)，AB界限明顯。凝聚不良時(shí)，AB界限不明顯。AB界面的沉降速度等于干擾沉降速度。第九頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、增稠器

增稠器：處理液體非均相物系的沉降器。作用：能連續(xù)地濃縮固體濃度低的大量泥漿，作為過(guò)濾大量懸浮液之前的必要的預(yù)處理過(guò)程使用。缺點(diǎn)：占地面積大，笨重，不緊湊。

第十頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四與間歇沉降相同，在穩(wěn)定狀態(tài)下形成A、B、C、D層。第十一頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.3.5增稠器生產(chǎn)能力的計(jì)算增稠器生產(chǎn)能力通常以澄清液流出量V1（m3/s）表示。根據(jù)沉降條件：τ’≥τ可以知道，增稠器以澄清液流量表示的生產(chǎn)能力與高度無(wú)關(guān)，僅由懸浮液中粒子的沉降速度及的截面積決定。第十二頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.4離心沉降分離

7.4.1離心沉降速度的計(jì)算

由沉降速度的一般式：可得顆粒作離心沉降時(shí)沿徑向的沉降速度：第十三頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四離心分離－－在離心力場(chǎng)中進(jìn)行沉降分離和過(guò)濾脫水等的單元操作。離心沉降機(jī)：離心力場(chǎng)中的沉降。用于懸濁液中微細(xì)粒子群或密度差小的液－液乳膠的分離。對(duì)于粉塵從氣流中分離而言，氣固分離設(shè)備實(shí)際上就是除塵設(shè)備。氣固分離問(wèn)題普遍存在于許多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程之中，它不僅直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，更具有重要的環(huán)保意義。第十四頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四收塵效率

收塵效率是指收塵器的效率，它是評(píng)價(jià)收塵器性能的重要指標(biāo)，也是選擇使用收塵器的主要依據(jù)。第十五頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.4.2沉降式離心機(jī)7.4.3旋風(fēng)式分離器7.4.4旋液分離器第十六頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.5過(guò)濾7.5.1過(guò)濾的概念用過(guò)濾介質(zhì)捕集分離液體中不容性懸濁顆粒的操作稱為過(guò)濾。

按用途分為：濾餅過(guò)濾－懸濁液的濃度相當(dāng)高，在過(guò)濾介質(zhì)表面形成的濾餅中，如有1％以上的固體顆粒，約占3％～20％的體積起過(guò)濾作用者稱為濾餅過(guò)濾。澄清過(guò)濾－當(dāng)過(guò)濾0.1％以下至百萬(wàn)分之幾的極薄懸濁液時(shí)，顆粒被捕收于過(guò)濾介質(zhì)的內(nèi)部或表面，幾乎不生成濾餅，其目的在于提取澄清液，稱澄清過(guò)濾。第十七頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四濾餠過(guò)濾：約3％～20％的顆粒體積起過(guò)濾作用。第十八頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.5.2過(guò)濾理論與過(guò)濾計(jì)算一、過(guò)濾速率康采尼方程：二、過(guò)濾基本方程三、過(guò)濾操作計(jì)算：實(shí)用過(guò)濾方程1.恒壓過(guò)濾方程V2+2VVe=KA2τ2.恒速過(guò)濾方程2V2+2VVe=KA