化工原理上冊課件第三章-非均相混合物分離及固體流態(tài)化課件

1第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化通過本章學(xué)習(xí)，掌握沉降、過濾、固體流態(tài)化及氣力輸送等過程的原理、計算方法、典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)特性，能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，合理選擇設(shè)備。學(xué)習(xí)目的與要求2概述物系中存在相界面的混合物就是非均相混合物

非均相混合物分散相或分散物質(zhì)：處于分散狀態(tài)的物質(zhì)（如分散在流體中的固體顆粒、液滴、氣泡等）連續(xù)相或分散介質(zhì)：包圍著分散相而處于連續(xù)狀態(tài)的物質(zhì)（如氣態(tài)非均相混合物中的氣體、液態(tài)非均相混合物中的液體）。3概述機(jī)械分離方法，即利用非均相混合物中兩相的物理性質(zhì)（如密度、顆粒形狀、尺寸等）的差異，使兩相之間發(fā)生相對運(yùn)動而使其分離。機(jī)械分離方法過濾沉降4概述非均相混和物分離的應(yīng)用：（1）收集分散物質(zhì)。（2）凈化分散介質(zhì)。（3）環(huán)境保護(hù)。5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(shè)備3.1.1

顆粒相對于流體的運(yùn)動6一、顆粒的特性1.球形顆粒：球形顆粒的尺寸由直徑d確定。比表面積體積表面積72.非球形顆粒：需要形狀和大小兩個參數(shù)來描述其特性（1）球形度（3－4）顆粒的表面積與該顆粒體積相等的球體的表面積非球形顆粒球形顆粒一、顆粒的特性8（2）顆粒的當(dāng)量直徑體積當(dāng)量直徑比表面積當(dāng)量直徑兩者關(guān)系一、顆粒的特性9非球形顆粒的特性，即比表面積體積表面積一、顆粒的特性10二、 球形顆粒的自由沉降圖3-1沉降顆粒的受力情況11顆粒受到三個力重力浮力阻力二、 球形顆粒的自由沉降阻力系數(shù)或曳力系數(shù)12根據(jù)牛頓第二運(yùn)動定律二、 球形顆粒的自由沉降分析顆粒運(yùn)動情況：加速度最大阻力加速度加速度=0加速度=0加速段勻速段13沉降速度勻速階段中顆粒相對于流體的運(yùn)動速度稱為沉降速度，由于該速度是加速段終了時顆粒相對于流體的運(yùn)動速度，故又稱為“終端速度”，也可稱為自由沉降速度。（3-15）二、 球形顆粒的自由沉降14三、 阻力系數(shù)（曳力系數(shù)）通過量綱分析可知，

是顆粒與流體相對運(yùn)動時雷諾數(shù)Ret和球形度

s的函數(shù)

隨Ret及

s

變化的實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果見圖3-2。15圖3-2關(guān)系曲線

16對球形顆粒

關(guān)系曲線大致可分為三個區(qū)域爬流（又稱蠕動流Creepingflow）（3-17）滯流區(qū)或斯托克斯(Stokes)定律區(qū)（3-20）三、 阻力系數(shù)（曳力系數(shù)）17過渡區(qū)或艾侖（Allen）定律區(qū)（3-18）（3-21）三、 阻力系數(shù)（曳力系數(shù)）18（3-19）（3-22）湍流區(qū)或牛頓（Newton）定律區(qū)三、 阻力系數(shù)（曳力系數(shù)）19滯流區(qū)湍流區(qū)過渡區(qū)表面摩擦阻力形體阻力三、 阻力系數(shù)（曳力系數(shù)）20四、 影響沉降速度的因素自由沉降干擾沉降沉降過程中，任一顆粒的沉降不因其它顆粒的存在而受到干擾如果分散相的體積分率較高，顆粒間有明顯的相互作用，容器壁面對顆粒沉降的影響不可忽略，這時的沉降稱為干擾沉降或受阻沉降。21在實(shí)際沉降操作中，影響沉降速度的因素有：1、顆粒的體積分?jǐn)?shù)2、器壁效應(yīng)3、顆粒形狀的影響四、 影響沉降速度的因素22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(shè)備3.1.1

顆粒相對于流體的運(yùn)動3.1.2重力沉降23一、 重力沉降速度的計算1、試差法假設(shè)沉降屬于某一流型計算沉降速度核算Ret

242、摩擦數(shù)群法曲線圖，最后由Ret反求ut，即查先計算一、 重力沉降速度的計算2526若要計算介質(zhì)中具有某一沉降速度ut

的顆粒的直徑，可先令查曲線圖，可求直徑d，即一、 重力沉降速度的計算2728量綱為一數(shù)群判別：

K≤2.62為斯托克斯定律區(qū)，2.62<K<69.1為艾侖定律區(qū)，K>69.1為牛頓定律區(qū)。一、 重力沉降速度的計算29二、重力沉降設(shè)備1、降塵室降塵室是依靠重力沉降從氣流中分離出固體顆粒的設(shè)備30圖3-4降塵室示意圖二、重力沉降設(shè)備氣流水平通過降塵室速度沉降速度動畫1331或位于降塵室最高點(diǎn)的顆粒沉降到室底所需的時間為氣體通過降塵室的時間為

欲使顆粒被分離出來，則降塵室高沉降速度降塵室長氣流水平通過降塵室速度二、重力沉降設(shè)備32根據(jù)降塵室的生產(chǎn)能力，氣體在降塵室內(nèi)的水平通過速度為整理得降塵室生產(chǎn)能力（3-30）上式表明，理論上降塵室的生產(chǎn)能力只與其沉降面積及顆粒的沉降速度有關(guān)，而與降塵室高度H無關(guān)。二、重力沉降設(shè)備33對設(shè)置了n層水平隔板的降塵室，其生產(chǎn)能力為：（3-30a）二、重力沉降設(shè)備動畫1434降塵室結(jié)構(gòu)簡單，流動阻力小，但體積龐大，分離效率低，通常只適用于分離粒度大于50

m的粗粒，一般作為預(yù)除塵使用。多層降塵室雖能分離較細(xì)的顆粒且節(jié)省占地面積，但清灰比較麻煩。二、重力沉降設(shè)備352．沉降槽沉降槽是利用重力沉降來提高懸浮液濃度并同時得到澄清液體的設(shè)備。3．分級器利用重力沉降可將懸浮液中不同粒度的顆粒進(jìn)行粗略的分離，或?qū)煞N不同密度的顆粒進(jìn)行分類，這樣的過程統(tǒng)稱為分級，實(shí)現(xiàn)分級操作的設(shè)備稱為分級器。二、重力沉降設(shè)備動畫2836雙錐分級器二、重力沉降設(shè)備37重力沉降分級器二、重力沉降設(shè)備38練習(xí)題目思考題作業(yè)題:1、2、31.根據(jù)顆粒沉降原理，設(shè)計一個簡單的裝置來測定液體的黏度。2.已知顆粒的沉降速度ut求顆粒的直徑d時，試根據(jù)式3－25的思路，找出一不含d的量綱為一數(shù)群，作為三個流型區(qū)域的判據(jù)。賣油翁下課了，回顧學(xué)習(xí)一個小故事吧！學(xué)習(xí)目標(biāo)1、復(fù)述故事，深入理解文章內(nèi)容，初步把握人物形象。2、學(xué)會利用文中關(guān)鍵詞句分析人物形象。3、體會文章所揭示的深刻道理。故事發(fā)生的時間、地點(diǎn)、人物、事件的起因、經(jīng)過和結(jié)果要復(fù)述清楚。看圖復(fù)述課文內(nèi)容自學(xué)指導(dǎo)(一)1、作者運(yùn)用哪幾種方法去刻畫人物的形象？從文中找出具體句子進(jìn)行分析。并說說你是如何看待這兩個人物的。2、從這個故事中你懂得了什么道理？自學(xué)指導(dǎo)(二)陳堯咨（善射）賣油翁（善酌）動作神態(tài)語言睨之無他，但手熟爾以我酌油知之我亦無他，惟手熟爾汝亦知射乎吾射不亦精乎爾安敢輕吾射釋擔(dān)而立但微頷之取置覆酌瀝性格:自矜（驕傲）謙虛對比道理:熟能生巧,即使有什么長處也不必驕傲自滿。忿然笑而遣之笑而遣之1、聯(lián)系生活、學(xué)習(xí)，說說熟能生巧的事例。

2、你認(rèn)為一個人應(yīng)該如何看待自己的長處？又如何看待他人的長處？課外延伸人外有人，天外有天。取人之長，補(bǔ)己之短。自滿人十事九空，虛心人萬事可成。謙受益，滿招損。三人行，必有我?guī)熝?。擇其善者而從之，其不善者而改之。驕傲自滿是我們的一座可怕的陷阱；而且，這個陷阱是我們自己親手挖掘的。

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老舍

尺有所短；寸有所長。物有所不足；智有所不明。

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屈原