第三章 非均相机械分离.ppt

化工原理 第三章 非均相物系的机械分离 第一节 概 述 混合物据各组分的分散度可划分为均相和非均相混合物两大类。其中非均相混合物由分散相和连续相两部分组成：前者指处于分散状态的物质；后者指包围着分散相物质且处于连续状态的流体,如气态非均相物系中的气体，液态非均相物系中的连续液体等。本章主要探讨非均相混合物的机械分离。 一、非均相混合物的分离在工业中的应用 1.回收有用的分散相 如收集粉碎机、沸腾及喷雾干燥器等设备出口气流中夹带的物料；收集蒸发设备出口气流中带出的药液雾滴；回收结晶器中晶浆夹带的颗粒；回收催化反应器中气体夹带的催化剂等。 2.净化连续相 除去药液中无用的混悬颗粒以便得到澄清药液；将结晶产品与母液分开；除去空气中的尘粒以便得到洁净空气；除去催化反应原料气中的杂质，以保证催化剂的活性等。 3.环境保护和安全生产 近年来,工业污染对环境的危害愈来愈明显，利用机械分离的方法处理工厂排出的废气、废液，使其浓度符合规定的排放标准，以保护环境；去除容易构成危险隐患的漂浮粉尘以保证安全生产。 第一节 概 述 二、非均相混合物的分离方法 非均相混合物通常采用机械的方法分离，即利用非均相混合物中分散相和连续相的物理性质(如密度、颗粒形状、尺寸等)的差异，使两相之间发生相对运动而使其分离。根据两相运动方式的不同，机械分离可有两种操作方式，沉降和过滤。 1.沉降 沉降是在外力作用下使颗粒相对于流体(静止或运动)运动而实现分离的过程。沉降操作的外力可以是重力(称为重力沉降),也可以是惯性离心力(称为离心沉降)。 此外对于含尘气体的分离还有过滤净制、湿法及电净制等方法。 2.过滤 过滤是流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过程。过滤操作的外力可以是重力、压差或惯性离心力。因此过滤操作又分为重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤等。 详见下表： 第一节 概 述 第二节 沉 降 沉降是指在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程，分为重力沉降和离心沉降两大类。 一、重力沉降 重力沉降是依据重力作用而发生的沉降过程。一般用于气、固混合物和混悬液的分离。它是利用混悬液中的分散相即固体颗粒的密度大于连续相即浸提液的密度而使颗粒沉降达到分离。 1.自由沉降和沉降速度 以固体颗粒在流体中的沉降为例进行分析，颗粒的沉降速度与颗粒的形状有很大关系，为了便于理论推导，先分析光滑球形颗粒的自由沉降速度。 1.1球形颗粒的自由沉降速度 颗粒在静止流体中沉降时，不受其它颗粒的干扰及器壁的影响，称为自由沉降。较稀的混悬液或含尘气体中固体颗粒的沉降可视为自由沉降。 第二节 沉 降 如图3-1所示。一个表面光滑的刚性球形颗粒置于静止流体中，当颗粒密度大于流体密度时，颗粒将下沉，若颗粒作自由沉降运动，在沉降过程中，颗粒受到三个力的作用：重力，方向垂直向下；浮力，方向向上；阻力，方向向上。 设球形颗粒的直径为 ,颗粒密度为 ,流体的密度为 ,则重力 、浮力 和阻力 分别为: 第二节 沉 降 （3-1） （3-2） （3-3）