化工原理上冊天津大學柴誠敬25－26學時課件

第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化3.1

沉降分離原理及設備3.1.1

顆粒相對于流體的運動3.1.2重力沉降3.1.31慣性離心力作用下實現(xiàn)的沉降過程稱為離心沉降。顆粒受到三個力顆粒與流體在徑向上的相對速度向心力慣性離心力阻力一、離心沉降速度及分離因數(shù)顆粒的圓周運動速度2上述三個力達到平衡時：平衡時顆粒在徑向上相對于流體的運動速度ur便是它在此位置上的離心沉降速度：離心沉降速度(3-35)一、離心沉降速度及分離因數(shù)3二、離心沉降設備1.旋風分離器（1）旋風分離器的結構與操作原理動畫155（2）旋風分離器的性能①臨界粒徑旋風分離器的進氣口寬度旋風分離器的進口氣速氣流的有效旋轉圈數(shù)臨界粒徑是判斷旋風分離器分離效率高低的重要依據(jù)。臨界粒徑越小，說明旋風分離器的分離性能越好。二、離心沉降設備6②分離效率總效率η0

粒級效率ηpi

二、離心沉降設備7同一型式且尺寸比例相同的旋風分離器曲線相同，因此此曲線估算旋風分離器的效率較為方便。二、離心沉降設備9圖3-11標準旋風分離器的曲線二、離心沉降設備10③壓力降阻力系數(shù)標準旋風分離器為8操作溫度，顆粒密度、粒徑、進口氣速度及粉塵濃度等情況。④影響旋風分離器性能的因素二、離心沉降設備11XLP/B型二、離心沉降設備13XLK型(擴散式)二、離心沉降設備14（4）旋風分離器的選用首先應根據(jù)系統(tǒng)的物性，結合各型設備的特點，選定旋風分離器的類型；然后依據(jù)含塵氣的體積流量，要求達到的分離效率，允許的壓力降計算決定旋風分離器的型號與個數(shù)。二、離心沉降設備15第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化3.2過濾分離原理及設備3.2.1流體通過固體顆粒床層的流動17一、固體顆粒群的特性顆粒群的粒度分布篩分是用單層或多層篩面將松散的物料按顆粒粒度分成兩個或多個不同粒級產(chǎn)品的過程。分布函數(shù)Fi定義為第i層篩網(wǎng)的篩過量占樣品總量的質(zhì)量分數(shù)，以dpi為橫坐標，F(xiàn)i為縱坐標得到的曲線即為分布函數(shù)曲線。篩分分布函數(shù)18頻率函數(shù)一、固體顆粒群的特性圖3-16顆粒的分布函數(shù)曲線和頻率函數(shù)曲線19二、固體顆粒床層的特性1.床層的空隙率空隙率以ε表示，即212.床層的自由截面積床層截面上未被顆粒占據(jù)的流體可以自由通過的面積，稱為床層的自由截面積。3.床層的比表面積床層的比表面積是指單位體積床層中具有的顆粒與流體接觸的表面積。若忽略床層中顆粒間相互重疊的接觸面積。

二、固體顆粒床層的特性22床層的比表面積也可用顆粒的堆積密度估算，即二、固體顆粒床層的特性顆粒的堆積密度顆粒的真實密度23依照非圓形管當量直徑的定義，可推出（3-49）二、固體顆粒床層的特性25三、流體通過固體顆粒床層（固定床）的壓降流體通過固定床的壓力降主要有兩方面：一是流體與顆粒表面間的摩擦作用產(chǎn)生的壓力降。二是流動過程中，孔道截面積突然擴大和突然縮小以及流體對顆粒的撞擊產(chǎn)生的壓力降。26第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化3.2過濾分離原理及設備3.2.1流體通過固體顆粒床層的流動3.2.2過濾操作的原理29過濾是在外力作用下，使懸浮液中的液體通過多孔介質(zhì)的孔道，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實現(xiàn)固、液分離的操作。過濾30圖3-17過濾操作示意圖動畫1631一、過濾方式1．餅層過濾2．深床過濾3．膜過濾√餅層過濾時發(fā)生“架橋”現(xiàn)象圖3-1832二、過濾介質(zhì)（1）對過濾介質(zhì)的性能要求具有足夠的機構強度和盡可能小的流動阻力，同時，還應具有相應的化學穩(wěn)定性，耐腐蝕性和耐熱性。應用于食品和生物制品過濾的介質(zhì)還應考慮無毒，不易滋生微生物，易清洗消毒等。（2）工業(yè)上常用的過濾介質(zhì)的種類①織物介質(zhì)(又稱濾布)②堆積介質(zhì)③多孔固體介質(zhì)④多孔膜33三、濾餅的壓縮性和助濾劑不可壓縮濾餅可壓縮濾餅當濾餅兩側的壓力差增大時，顆粒的形狀和顆粒間的空隙不會發(fā)生明顯變化，單位厚度床層的流動阻力可視作恒定。當濾餅兩側的壓力差增大時，顆粒的形狀和顆粒間的空隙會有明顯的改變，單位厚度餅層的流動阻力隨壓力差增大而增大。34助濾劑助濾劑是某種質(zhì)地堅硬而能形成疏松餅層的固體顆粒或纖維狀物質(zhì)，將其混入懸浮液或預涂于過濾介質(zhì)上，可以改善餅層的性能，使濾液得以暢流。三、濾餅的壓縮性和助