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PAGE  PAGE 21 第三章 非均相混合物分离 主讲教师 童汉清 均相混合物和非均相混合物 1、均相混合物：物料内部各处性质均匀一致而不存在相界面。 如溶液、混合气体。 均相混合物的常用分离方法有吸收、精馏、萃取等 2、非均相混合物：物系内部有相界面存在，且界面两侧物料性质截然不同。 如含尘气体、悬浮液等。 1）分散物质（分散相） 非均相物系中处于分散状态的物质。 2）分散介质（连续相） 非均相物系中处于连续状态的物质。 非均相混合物的常用分离方法有：筛分、沉降、过滤等。 §1 沉降 一、概述 1、沉降操作的分类 重力沉降：颗粒在重力场中受重力作用与连续相发生相对运动而沉降。 离心沉降：颗粒离心力的作用与连续相发生相对运动而沉降。 2、沉降操作在食品工业中的应用 1）以澄清为目的 2）以增稠为目的 3）以分级分离为目的 4）以净化为目的 二、重力沉降 1、球形颗粒的自由沉降 重力： 浮力： 阻力： （ 因为 ） 重力 Fg = 浮力 Fb + 阻力 Fd 得 沉降速度公式 2、曳力系数 1）表面曳力与形体曳力 表面曳力（摩擦阻力）：流体与颗粒表面间的摩擦力在流动方向上的分力。 形体曳力（涡流阻力）：因边界层脱体产生颗粒上下端的压差。 2）对曳力系数的因次分析 曳力的影响因素： 曳力的函数关系： 因次分析的结果： 3、关系曲线图 该图分四个区 1）层流区： 此时表面曳力为主，形体曳力可以忽略。 该区内 则有公式： 斯托克斯（Stokes）公式 所以该区称为斯托克斯区。 2）过渡区： 此时形体曳力不可忽略。 该区内 则有公式： 阿仑（Allen）公式 所以该区称为阿仑区。 3）湍流区： 此时形体曳力为主。表面曳力可以忽略。 该区内，与Re数无关。 则有公式： 牛顿区（Newton）公式 所以该区称为牛顿区。 4）边界层为湍流区： 一般沉降操作达不到此区。 该区内，由于不稳定，因此无法计算该区的沉降速度。 4、沉降速度的计算 1）试差法 假定沉降所属区域→用该区公式计算沉降速度u→由算出的u求出Re→检验Re是否在所设区域→与所设相符，计算正确；与所设不符，重新计算。 例：求下列各种形状及尺寸的固体颗粒在30oC常压空气中的自由沉降速度。已知颗粒密度为2670㎏/m3。 直径为30的球形颗粒。 直径为1的球形颗粒。 棱长为1的正方体颗粒。 2）变换坐标法 及关系曲线图 因为 所以 三、非球形颗粒的当量直径与球形度的概念 1、非球形颗粒的当量直径 使非球形颗粒与某球形颗粒在某方面具有等效性（相当），则该虚拟球体的直径即非球形颗粒的当量直径。 1）体积当量直径dev 非球形颗粒与虚拟球形颗粒在体积方面具有等效性（相当），则该虚拟球体的直径即非球形颗粒的体积当量直径。 非球形颗粒的体积为 非球形颗粒的体积当量直径为 2）表面积当量直径deA 非球形颗粒与虚拟球形颗粒在表面积方面具有等效性（相当），则该虚拟球体的直径即非球形颗粒的表面积当量直径。 非球形颗粒的表面积为 非球形颗粒的表面积当量直径为 3）比表面积当量直径des 比表面积：单位体积颗粒所具有的表面积。 非球形颗粒与虚拟球形颗粒在比表面积方面具有等效性（相当），则该虚拟球体的直径即非球形颗粒的比表面积当量直径。 非球形颗粒的比表面积为 非球形颗粒的当量直径为 2、球形度 不同形状的颗粒体积相同时，以球体的表面积为最小。 所以，对于一定体积（dev不变）的非球形颗粒，与球的形状相差越大，则S越大；deA越大。 球形度的意义： 如边长为a正方体颗粒： ； 四、重力沉降分离设备 1、降尘室 利用重力沉降除去气流中尘粒的设备。 除尘条件 ：颗粒以u速 度水平通过降尘室的时间大于或等于颗粒以uo速度从室顶降到室底所需的时间。 即： 而 ， 所以 结论：降尘室的生产能力（含尘气体通过降尘室的体积流量）只与室底面积及颗粒的沉降速度有关，与降尘室高度无关。 例1：欲用降尘室净化温度为20oC流量为2500m3/h的常压空气。空气中所含灰尘的密度为1800㎏/m3，要求净化后空气中不含有直径大于10的尘粒，试求所需沉降面积为多大？若降尘室的底面宽2m，长5m，室内