固液分离设备.ppt

第五章 固液分离设备 概述 混合物分为均相混合物和非均相混合物。非均相混合物的内部存在两种 以上的相态。其中固体颗粒、微滴称为分散相或分散物质；而气体、液体称为 连续相或分散介质。 非均相物系分离的依据是连续相与分散相具有不同的物理性质，因此可以 用机械的方法将两相分离。两种操作方式：沉降和过滤 （1）沉降分离 颗粒相对于流体（静止或运动）运动的过程称沉降分离。 分为重力沉降、离心沉降。 （2）过滤 流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过程称过滤。 分为重力过滤、离心过滤、加压过滤和真空过滤，也可分为恒压过滤、先恒速 后恒压过滤。 第一节 沉降分离 前言 固体颗粒在重力场离心力场中因场效应而沉降。在制药生产中，两种形式都存在，如中药提取液的离心分离和静置沉淀。沉降分离是不彻底的分离。 互不相溶重液与轻液适用沉降分离法。 一、颗粒沉降过程 一受力分析 颗粒与流体在力场中作相对运动时，受到三个力的作用：质量力 F、浮力Fb、、曳力Fd 。 对于一定的颗粒和流体，重力F、浮力Fb一定，但曳力Fd却随着 颗粒运动速度而变化。当颗粒运动速度u等于某一数值后达到匀速运 动，这时颗粒所受的诸力之和为零。 二球形颗粒的自由沉降速度 自由沉降： 颗粒在重力沉降过程中不受周围颗粒和器壁影响的沉降。 干扰沉降： 固体颗粒在沉降过程中，因颗粒之间的相互影响而使颗粒不能正常沉降的过程。 续上 球形颗粒在静止流体中沉降时，颗粒受到的作用力有重力、浮力和阻力 当合力为零时，颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度，又称为“终端速度。终端速度计算式： 其中 是颗粒沉降时的阻力系数。并且是颗粒对流体作相对运动时的 雷诺数Re的函数。 与Re的关系可由实验测定，球形颗粒（φs=1） 的沉降速度曲线分为三个区域，即： （续上） （1） （ 10-4 Ret≤2） ? （2） （ 2 Ret 103 ） （3） （ 103≤Ret 2×105） 对应各区的沉降速度 ut的计算式为： （1）滞流区 (2)过渡区 （3）湍流区 受力分析 颗粒受力分析及图表 三影响重力沉降的因素 1.颗粒形状 同一性质的固体颗粒，非球形颗粒的沉降阻力比球形颗 粒的大的多，因此其沉降速度较球形颗粒的要小一些。 2.干扰沉降 当颗粒的体积浓度0.2% 时，干扰沉降不容忽视。 3.器壁效应 当容器较小时，容器的壁面和底面均能增加颗粒沉降时 的曳力，使颗粒的实际沉降速度较自由沉降速度低。 二、重力沉降设备 一沉降室 籍重力沉降从气流中除去尘粒的设备称为降尘室。 1. 2. 3.沉降分离满足的基本条件为 4.降尘室的生产能力为 5.多层降尘室的生产能力为 二沉降槽 籍重力沉降从悬浮液中分离出固体颗粒的设备称为沉降槽。如用于低浓度悬浮液分离时亦称为澄清器；用于中等浓度悬浮液的浓缩时，常称为浓缩器或增稠器。 沉降槽适于处理颗粒不太小、浓度不太高，但处理量较大的悬浮液的分离。这种设备具有结构简单，可连续操作且增稠物浓度较均匀的优点，缺点是设备庞大，占地面积大、分离效率较低。 三、离心沉降设备 一原理 1.离心沉降速度 颗粒在离心场中受到离心力、向心力、阻力，重力可忽略不计。其 切向速度ut，离心沉降速度计算式可推导为： 在层流区符合斯托克斯定律，即： R——颗粒的旋转半径,单位是m。 2.离心分离因数 离心加速度与重力加速度之比称为离心分离因数，用Kc表示。 二、制药企业常用的离心分离设备 一旋风分离器 1.旋风分离器的结构和原理 标准旋风分离器的主体上部为 圆筒形，下部为圆锥形，各部 件的尺寸均与圆筒直径成比例。 含尘气体沿切向进入圆筒，沿壁 高速旋转向下流动产生强大离心力，将颗粒甩向 器壁，脱尘后的气体由底部在圆筒中心区向上流出。 2