化工原理第3章 机械分离与固体流态化1and2-精品文档资料整理.ppt
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1、化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9Chap3 机械分离与固体流态化机械分离与固体流态化非非均相物系的分离均相物系的分离废气、废液在排放前处理废气、废液在排放前处理化工生产中,常常需要将混合物加以分离化工生产中,常常需要将混合物加以分离原料的分离提纯或净化原料的分离提纯或净化加工加工反应产物的分离反应产物的分离合格的产品合格的产品混合物混合物均相混合物均相混合物非均相混合物非均相混合物物系内部各处均匀且无相界面物系内部各处均匀且无相界面均相物系分离均相物系分离 传质操作(如蒸馏、传质操作(如蒸馏、吸收、萃取、干燥等)吸收、萃取、干燥等)1化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9
2、非均相混合物非均相混合物非均相混合物非均相混合物固体颗粒的混合物固体颗粒的混合物固体颗粒的混合物固体颗粒的混合物悬浮液悬浮液悬浮液悬浮液乳浊液乳浊液乳浊液乳浊液含尘气体含尘气体含尘气体含尘气体(或含雾气体)(或含雾气体)(或含雾气体)(或含雾气体)沉降、沉降、沉降、沉降、离心分离离心分离离心分离离心分离沉降沉降沉降沉降(重力、离心力重力、离心力重力、离心力重力、离心力)筛分筛分筛分筛分分散相或分散物质分散相或分散物质分散相或分散物质分散相或分散物质连续相或分散介质连续相或分散介质连续相或分散介质连续相或分散介质悬浮在空气中的粉尘:悬浮在空气中的粉尘:悬浮在空气中的粉尘:悬浮在空气中的粉尘:由于
3、分散相和连续相具有不同的物理性质(如:由于分散相和连续相具有不同的物理性质(如:由于分散相和连续相具有不同的物理性质(如:由于分散相和连续相具有不同的物理性质(如:尺寸不同、密度不同),可用尺寸不同、密度不同),可用尺寸不同、密度不同),可用尺寸不同、密度不同),可用机械方法分离机械方法分离机械方法分离机械方法分离非均相混合物非均相混合物非均相混合物非均相混合物过滤过滤过滤过滤Chap3 机械分离与固体流态化机械分离与固体流态化分散相分散相分散相分散相粉尘粉尘粉尘粉尘 连续相连续相连续相连续相空气空气空气空气2化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 93.1 筛分筛分一、单颗粒的特性及表征
4、:一、单颗粒的特性及表征:颗粒的特性颗粒的特性 形状形状大小(粒径)大小(粒径)表面积表面积(一)球形颗粒(一)球形颗粒 只用直径只用直径dP 可以表征可以表征比表面积比表面积3化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9(二)非球形颗粒(二)非球形颗粒当量直径当量直径球形度球形度1.当量直径当量直径等体积当量直径:等体积当量直径:等表面积当量直径:等表面积当量直径:等比表面积当量直径:等比表面积当量直径:3.1 筛分筛分4化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 92.形状系数形状系数球形度球形度3.1 筛分筛分5化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 92.形状不规则颗粒的表征形状
5、不规则颗粒的表征两个参数:两个参数:二、颗粒群的特性二、颗粒群的特性(一)粒度分布(一)粒度分布某一粒度范围的颗粒的质量分数随粒度的变化关系某一粒度范围的颗粒的质量分数随粒度的变化关系P87 图图3-13.1 筛分筛分注意注意频率分布曲线频率分布曲线与与累计分布曲线累计分布曲线的区别的区别6化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9(二)平均直径(二)平均直径1.长度平均直径长度平均直径2.表面积平均直径表面积平均直径3.体积平均直径体积平均直径4.体积表面积平均直径体积表面积平均直径三、筛分三、筛分泰勒标准筛泰勒标准筛其它内容自学其它内容自学3.1 筛分筛分7化化工工原原理理2 2 0
6、0 0 0 9 93.2 沉降分离沉降分离沉降操作是借助某种沉降操作是借助某种力力的作用的作用,利用分散物质与利用分散物质与分散介质的分散介质的密度差异密度差异使之发生使之发生相对运动相对运动而而分离分离的的过程过程作用力作用力重力重力惯性离心力惯性离心力重力沉降重力沉降离心沉降离心沉降8化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 93.2 沉降分离沉降分离一、重力沉降原理一、重力沉降原理(一)自由沉降(一)自由沉降自由沉降自由沉降:任一颗粒的沉降任一颗粒的沉降不因不因流体中流体中存在存在其它颗粒而受干扰其它颗粒而受干扰。即颗粒彼此间。即颗粒彼此间相互独立,互不影响相互独立,互不影响。颗粒稀疏
7、颗粒稀疏的情况中的情况中 1.颗粒的受力分析颗粒的受力分析 重力:重力:浮力:浮力:9化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9过程分析:过程分析:下降开始,下降开始,u=0Fd=0uuo,阻力:阻力:3.2 沉降分离沉降分离加速运动,加速运动,Fg-Fb-Fd=0,a=0,匀速运动匀速运动。10化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9颗粒沉降时分为两种阶段:颗粒沉降时分为两种阶段:加速运动阶段加速运动阶段和和等速运动阶段等速运动阶段 等速阶段的速度等速阶段的速度uo即为即为沉降速度沉降速度、终端速度终端速度 工业上,加速阶段忽略不计工业上,加速阶段忽略不计 沉降速度的表达式沉降速度
8、的表达式 关键是求阻力系数关键是求阻力系数 3.2 沉降分离沉降分离11化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 92.阻力系数阻力系数 因次分析法因次分析法(曳力系数)(曳力系数)的关系曲线的关系曲线 P91 图图3-23.2 沉降分离沉降分离(1)层流区层流区(Reo2):斯托克斯区斯托克斯区斯托克斯公式斯托克斯公式12化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 9(2)过渡区过渡区(Reo=2500):阿仑区(阿仑区(Allen)阿仑公阿仑公式式(3)湍流区湍流区(Reo=5002105):牛顿区(牛顿区(Newton)=0.44 牛顿公式牛顿公式 3.2 沉降分离沉降分离(4)Reo
9、2105后,后,在在Reo=(310)105范围内可近似取范围内可近似取=0.1,一,一般达不到般达不到 13化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 93.2 沉降分离沉降分离1.沉降速度本质是流体与颗粒的沉降速度本质是流体与颗粒的相对运动相对运动速度,与速度,与颗粒性质和流体性质有关,而颗粒性质和流体性质有关,而与流体速度无关与流体速度无关。若流体静止,则沉降速度即为颗粒绝对速度。若流体静止,则沉降速度即为颗粒绝对速度。若流体以若流体以u向上运动,则颗粒绝对速度为向上运动,则颗粒绝对速度为Note:u0-u2.温度(粘度)影响:温度(粘度)影响:层流区:层流区:过渡区:过渡区:湍流区:湍
10、流区:随随Reo增加,液体粘度对沉降速度影响减小。增加,液体粘度对沉降速度影响减小。气体:气体:温度升高沉降速度减小;温度升高沉降速度减小;液体:液体:温度升高沉降速度增加。温度升高沉降速度增加。14化化工工原原理理2 2 0 0 0 0 9 93.沉降速度的计算沉降速度的计算 假设沉降属于层流区假设沉降属于层流区 u0 Re0 Re02 u0为所求为所求Re02 阿仑公式阿仑公式求u0判断判断公式适公式适用用为止为止试差法试差法 3.2 沉降分离沉降分离(不是唯一方法)(不是唯一方法)(2)直径影响:)直径影响:层流区:层流区:过渡区:过渡区:湍流区:湍流区:随随Reo增加,颗粒直径对沉降速
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