矿大北京化工原理3-01讲述.ppt

* 第 三 章 * 均相物系(honogeneous system): 均相混合物。物系内部各处均匀且无相界面。如溶液和混合气体都是均相物系。 自然界的混合物分为两大类： 非均相物系(non-honogeneous system): 非均相混合物。物系内部有隔开不同相的界面存在，且界面两侧的物料性质有显著差异。如：悬浮液、乳浊液、泡沫液属于液态非均相物系，含尘气体、含雾气体属于气态非均相物系。 * 非均相物系分离 混 合 物 均 相 气态 空气、天然气 液态 乙醇-水、石油 非 均 相 气-固 烟道气 气-液 雾滴-气体 气泡-液体 液-固 泥水、硫铵+母液 液-液 牛奶、油-水 固-固 煤矸石、金属矿 * 均相物系的分离属于传质内容；非均相物系中 的“固-固”物系不在讨论之列。非均相物系可以借助沉降、过滤、筛分等手段， 利用物系中两相间 的物性(如 ? 或 d )差，实现两相间的相对运动达到分离目的。这些属机械分离，操作遵循流体力学的基本规律。 在非均相物系中，处于分散状态物质——“分散相”；包围它的——“连续相”(“分散介质”)。 * 第一节 颗粒及颗粒床层的特性 3-1-1 颗粒的特性 一、单一颗粒的大小及形状 1. 球形颗粒 标准的球形颗粒用直径便可以表征其大小和相关的特性，如：体积V=(?/6)d3，表面积S= ?d 2，比表面积a=6/d 2. 非球形颗粒 用当量直径[m]及形状系数表征其相关特性，当量直径有多种表述形式： * ①体积当量直径 ③比表面积当量直径 dea=6/ap ②表面当量直径 3. 形状系数(球形度) 球体的 颗粒的表面积，m2 常与体积当量直径一起表征非球形颗粒的特性：Vp=(?/6)de3；Sp= ?de2/?s；ap=6/(?sde) 。 * 二、颗粒群的特性 由大小不一的颗粒集合而成的颗粒群——非均一性粒子(或多分散性粒子)；由同一尺寸颗粒集合而成的——单一性粒子(或单分散性粒子)。 1. 粒度的分布(粒径的分布) 不同粒径范围内所含粒子的个数或质量，40 ?m的颗粒常用“筛分分析”的办法，以筛面上的筛余量作为分析的基本数据。 目——筛孔数 / 吋。见p140 表.3-2。 * 2. 颗粒的平均粒径 在多种计算方法中，常用的是平均比表面积直径。 例：一批大小不一球形颗粒，总质量G。经筛分分析得相邻两号筛之间颗粒质量Gi。筛分直径(两号筛孔算均值)di。平均比表面积直径为： 质量分率 * 三、粒子的密度 1. 真密度?s——单位体积内纯粒子的质量(不含颗粒间的空隙)，kg/m3。 2. 堆积密度?b——单位体积内粒子的质量(含颗粒间的空隙)，kg/m3。 颗粒的直径大小和真密度对机械分离效果有重要影响；而设计颗粒贮存设备及某些加工设备时以堆积密度为准。 * 3-1-2 颗粒床层的特性 一、床层空隙率? 可以表征由颗粒堆积而成的床层之疏密程度。 影响因素有：颗粒的大小、形状、粒度分布与充填方式等。单分散性球形粒子 ? =0.26~0.48。 非球形大些。多分散性粒子的床层或有振动的充填 ? 小些；湿法充填 ? 较大。乱堆床层 ? =0.47~0.70。 * 二、床层的比表面积ab 单位床层体积具有的 颗粒表面积。若忽略颗粒间的接触面积： ab=(1- ?) a m2/m3 按堆积密度估算： ， ?b=(1- ?) ?s 三、床层的各向同性 床层横截面上可供流体通过的自由截面积与床层横截面积之比= ? 。 壁效应 壁面附近? 床层内部的。D/d 较小时影响尤甚。 * * * * * * * * * *