非均相混合物的分离讲解

气液系统（如气体中的液滴）；
液液系统（如乳浊液中的微滴）等。
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（如密度），故可用机械方法进行 分离。利用密度差进行分离时，必须使分散相与连 续相产生相对运动，因此，分离非均相物系的单元 操作遵循流体力学的基本规律，按两相运动方式的 不同分为沉降和过滤。 非均相物系的分离主要用于： 1、回收有用物质，如颗粒状催化剂的回收； 2、净化气体，如除尘、废液、废气中有害物质的清 除等。
.6 gd1 p ( p ) ut= 0.153 0.4 0.6 1/ 1.4
艾伦公式
湍流区
ut=
1.74
d p ( p )g

牛顿公式
计算ut需用试差法，即先假设流动类型（层流、过渡流、湍 流）后选用相应的ut计算式算出ut，用ut计算Re，再检验假设 的流型是否正确。
通常将原悬浮液称为滤浆，滤浆中的固体颗粒称为滤渣， 过滤时积聚在过滤介质上的滤渣层称为滤饼，通过过滤 介质的液体称为滤液。
（二）过滤介质
过滤介质的作用是支承滤饼，故除有孔隙外，还应具有足 够的机械强度及尽可能小的阻力。
工业上常用的过滤介质有：
织物介质：天然纤维、化学纤维、玻璃丝、金属丝织成的 滤网。
（四）实际重力沉降速度 自由沉降：固体颗粒在沉降过程中不因流体中其他颗 粒的存在而受到干扰的沉降。 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。
二、 离心沉降 颗粒在离心力场作用下，受到离心力的作用而沉降的过程 称为离心沉降。
悬浮在流体中的微粒，利用离心力比利用重力可以使微粒 的沉降速度增大很多，这是因为离心力由旋转而产生，旋 转的速度愈大则离心力也愈大；而微粒在重力场中所受的 重力作用是一个定值。因此，将微粒从悬浮物系中分离时， 利用离心力比利用重力有效的多。同时，利用离心力作用 的分离设备不仅可以分离较小的微粒，而且设备的体积可 以缩小。
恒压过滤方程式的推导
对于一定的悬浮液，若μ 、r′及v可视为常数，令
1 k r v
式中：k —— 表征过滤物料特性的常数，m4/（Ns）。
过滤基本方程可写成：
dV A 2 p1 s d r v(V Ve )
(V+Ve )dV=kA2Δ p1-sd
三、过滤设备
按操作方式分类：间歇过滤机、连续过滤机 按操作压强差分类：压滤、吸滤和离心过滤 工业上使用的典型过滤设备：
多孔性固体介质：多孔性陶瓷板，多孔性塑料板，多孔 性金属陶瓷板等，此类介质能截留小至1-3m的固体颗粒。
堆积介质：细沙、石、炭屑等堆积的颗粒床层及非编织 纤维玻璃棉等的堆积层。一般用于处理含固体微粒少的悬 浮液，如水的净化。
（三）过滤推动力
过滤推动力是指滤饼和过滤介质两侧的压力差。此压 力差可以是重力或人为压差。增加过滤推动力的方法 有： 1、增加悬浮液本身的液柱压力，一般不超过50KN/m2， 称为重力过滤。
板框压滤机（间歇操作） 转筒真空过滤机（连续操作） 过滤式离心机
1 板框压滤机
结构：滤板、滤框、夹紧机构、机架等组成。 滤板：凹凸不平的表面，凸部用来支撑滤布，凹槽是滤
液的流道。滤板右上角的圆孔，是滤浆通道；左上角的圆 孔，是洗水通道。
洗涤板：左上角的洗水通道与两侧表面的凹槽相通，
ut 4d p ( p ) 3
（二）阻力系数
介质阻力系数=f(Rt),如图3-2
（三）沉降速度的计算
对一定的颗粒与介质而言，重力与浮力值不变，而阻力则随 下降速度增加而增大。沉降开始阶段，颗粒作加速运动，经 过一段时间后，当重力等于浮力与阻力之和时，加速度为零， 颗粒即作等速沉降运动，此时颗粒的沉降速度称为沉降速度 或终端速度。 2 gd ( p ) p 层流区 ut= 斯托克斯公式 18 过渡区
与重力沉降速度相比，只是将重力场改为离心场。
三、沉降分离设备
1、重力沉降设备 降尘室、离心沉降机
第二节
一、概述
过滤
（一）滤饼过滤与深层过滤
滤饼过滤 悬浮液中的颗粒沉积在过滤介质表面形成滤饼 层，滤液穿过滤饼层中的空隙流动叫做滤饼过滤。
深层过滤 固体颗粒不形成滤饼，而是沉积在过滤介质内 部叫做深层过滤。
第一节
沉降
沉降操作是使悬浮在流体中的固体颗粒，在重力或离 心力的作用下，沿着受力方向发生运动而沉积，从而 与流体分离的过程。
重力沉降：利用悬浮固体颗粒本身的重力完成分离的 操作。
离心沉降：利用悬浮的固体颗粒的离心力作用而获得 分离的操作。
一、 重力沉降 （一 ）球形颗粒的自由沉降 自由沉降速率：
2、增加悬浮液液面的压力，一般可达 500KN/m2 称为 加压过滤。
3、在过滤介质下面抽真空，通常不超过真空度 86.6KN/m2，称为真空过滤。 此外，过滤推动力还可以用离心力来增大，称为离心 过滤。
（四）过滤基本参数
处理量、生产能力、生产率、过滤面积、悬浮液 固相浓度、滤饼含液量、滤饼与滤液的体积比、过 滤速率、过滤速度 （五）滤饼的可压缩性 不可压缩滤饼：由刚性颗粒形成的滤饼，在过滤过 程中颗粒形状和颗粒间的空隙率保持不变。 可压缩滤饼：由非刚性颗粒形成的滤饼，在压强差 作用下会变形。
第三章
学习要点：
非均相混合物的分离
重力沉降与离心沉降的基本公式； 过滤机理和过滤基本参数；
恒压过滤方程及过滤常数的测定
均相物系：指物系内部各处均匀且无相界面，包括 溶液、气体混合物等。
非均相物系：指物系内部有隔不同相的界面且界面 两侧的物料性质有差异。 包括： 气固系统（如空气中的尘埃）； 液固系统（如液体中的固体颗粒）；
（六）滤饼的洗涤
目的：回收滤液或得到较纯净的固体颗粒
二、恒压过滤 （一）过滤的基本方程
A p f dV Adt rv(V Ve )
（二）恒压过滤方程
V2+2VeV=KA2t
q2+2qeq=Kt （三）过滤常数K、Ve、qe的测定 根据恒压过滤方程，测两个时间t1、t2的滤液体 积V1、 V2，联立方程组即可估算其值。