非均相混合物概述

第3章非均相物系的分離和固體流態(tài)化

通過本章學習，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、典型設備的結(jié)構特性，能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，合理選擇設備。學習目的與要求13.1

概述第3章非均相物系的分離和固體流態(tài)化2一、混合物的分類具有不同物理性質(zhì)(如密度差別)的分散物質(zhì)和連續(xù)介質(zhì)所組成的物系稱為非均相混合物或非均相物系。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)，如分散于流體中的固體顆粒、液滴或氣泡。連續(xù)相或分散介質(zhì)：包圍分散物質(zhì)且處于連續(xù)狀態(tài)的物質(zhì)。

3根據(jù)連續(xù)相的狀態(tài)，非均相物系分為兩種類型：①氣態(tài)非均相物系，如含塵氣體、含霧氣體等；②液態(tài)非均相物系，如懸浮液、乳濁液及泡沫液等。一、混合物的分類4二、非均相混合物的分離方法機械分離方法，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)生相對運動而使其分離。機械分離方法過濾沉降51.沉降顆粒相對于流體(靜止或運動)運動而實現(xiàn)懸浮物系分離的過程。沉降離心沉降重力沉降沉降操作的作用力重力慣性離心力二、非均相混合物的分離方法62.過濾流體相對于固體顆粒床層運動而實現(xiàn)固液分離的過程。依實現(xiàn)過濾操作的外力不同，過濾操作又可分為過濾重力過濾加壓過濾真空過濾離心過濾過濾操作的外力重力壓強差壓強差慣性離心力二、非均相混合物的分離方法7三、非均相混合物分離的目的非均相混和物分離的應用：①收集分散物質(zhì)；②凈化分散介質(zhì)；③環(huán)境保護與安全生產(chǎn)?；どa(chǎn)中，要將混合物分離的情況很多，如原料加工前的分離提純或凈化；反應產(chǎn)物與未反應物和副產(chǎn)物的分離.83.2顆粒及顆粒床層的特性3.2.1顆粒的特性第3章非均相物系的分離和固體流態(tài)化9一、單一顆粒特性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

球形顆粒的尺寸由直徑d確定。102.非球形顆粒需要形狀和大小兩個參數(shù)來描述其特性。(1)體積當量直徑實際顆粒的體積等于當量球形顆粒的體積，則體積當量直徑定義為一、單一顆粒特性11(2)球形度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、單一顆粒特性12非球形顆粒的特性，即比表面積體積表面積一、單一顆粒特性13二、顆粒群的特性工業(yè)中遇到的顆粒大多是由大小不同的粒子組成的集合體，稱為非均一性粒子或多分散性粒子；而將具有同一粒徑的顆粒稱為單一性粒子或單分散性粒子。

1.粒度分布不同粒徑范圍內(nèi)所含粒子的個數(shù)或質(zhì)量，即粒徑分布。142.顆粒的平均直徑粒群的平均直徑計算式為二、顆粒群的特性153.2顆粒及顆粒床層的特性3.2.1顆粒的特性3.2.2顆粒床層的特性第3章非均相物系的分離和固體流態(tài)化16

由顆粒群堆積成的床層疏密程度可用空隙率來表示，其定義如下:一、床層的空隙率影響空隙率ε值的因素非常復雜，諸如顆粒的大小、形狀、粒度分布與充填方式等。一般亂堆床層的空隙率在0.47～0.70之間。17二、床層的比表面積單位床層體積具有的顆粒表面積稱為床層的比表面積ab。若忽略顆粒之間接觸面積的影響，則床層的比表面積也可用顆粒的堆積密度估算，即顆粒的堆積密度顆粒的真實密度18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面積。三、床層的自由截面積193.2顆粒及顆粒床層的特性3.2.1顆粒的特性3.2.2顆粒床層的特性3.2.3流體通過床層流動的壓降第3章非均相物系的分離和固體流態(tài)化20一、床層的簡化模型簡化模型是將床層中不規(guī)則的通道假設成長度為L、當量直徑為de的一組平行細管，并且規(guī)定：①細管的全部流動空間等于顆粒床層的空隙容積；②細管的內(nèi)表面積等于顆粒床層的全部表面積。21在上述簡化條件下，以1m3床層體積為基準，細管的當量直徑可表示為床層空隙率ε及比表面積ab的函數(shù)，即一、床層的簡化模型22二、流體通過床層壓降的數(shù)學描述流體在床層內(nèi)的實際流速當量直徑得到將，代入上式，23三、模型參數(shù)的實驗測定康采尼（Kozeny）方程床層雷諾數(shù)24歐根（Ergun）方程當Reb<20時，流動基本為層流