第三章非均相物系的分离
●教学目的:1、掌握重力沉降和离心沉降的操作原理和基本公式
2、沉降室的结构，沉降室的生产能力，旋风分离器的结构和工作原理
●教学重点：1、重力沉降和离心沉降的操作原理。
●教学内容：1、重力沉降；2；重力沉降设备；3、离心沉降；离心沉降设备
系：一个集体。
分散系：一种物质或几种物质的微粒分散到另一种物质里形成的混合物，我们把这种混合物叫做分散系。包括：分散质和分散剂。分散质和分散系都可为固、液、气。
根据分散质粒径不同可分为： d<10-9 溶液
10-9 10-7 溶液：小分子或离子，质为：固液气，均一稳定，单相， 胶体：大分子或小分子集合，大分子稳定，小分子较稳定，大分子单相，小分子多相 粗分：大分子集合，悬固，乳液，不均一不稳定，多相。 悬浊液：固体小颗粒悬浮于液体里形成的混合物，外形特征：浑浊，不透明，不均一，不稳定，固体小颗粒是由很多分集合而成，由于固体小颗粒的密度比水大，因此悬浊液 相：在同一个系统中具有相同物理性质及化学性质的一类混合物叫作相。根据分散关系可分为：均相与非均相。 非均相混合物的特点是体系内包含一个以上的相，相界面两侧物质的性质完全不同，如由固体颗粒与液体构成的悬浮液、由固体颗粒与气体构成的含尘气体等。这类混合物的分离就是将不同的相分开，通常采用机械的方法。 非均相混合物的特点是体系内包含一个以上的相，相界面两侧物质的性质完全不同，如由固体颗粒与液体构成的悬浮液、由固体颗粒与气体构成的含尘气体等。这类混合物的分离就是将不同的相分开，通常采用机械的方法。 含尘和含雾的气体属于气态非均相混合物。 悬浮液，乳浊液及泡沫液属于液态非均相混合物。 非均相物系中处于分散状态的物质称为分散物质或分散相。例：气体中的尘粒。 非均相物系中处于连续状态的物质称为分散介质或连续相。例：气态非均相物系中的气体。 非均相物系分离的目的：1）回收分散物质 2）净制分散介质 3）劳动保护和环境卫生 非均相物系分离的常用方法： 沉降法 过滤法 对于含尘气体： 液体洗涤除尘法 点除尘法 第一节 沉降 一、 固体颗粒在流体中的沉降运动现象 1．颗粒沉降运动中的受力分析 固体颗粒在真空中自由降落时，只受重力的作用。但是微粒在静止的流体中降落时，不但受重力的作用，同时还受到流体的浮力和阻力作用。 （1）当固体处于流体中时，只要两者的密度有差异，则在重力场中颗粒将在重力方向与流体作相对运动；在离心力场中与流体在离心力方向上作相对运动。 直径为d 的球形颗粒受到的重力为：3()6 s F d g N π ρ= ；其中s ρ为颗粒密度。 （2）颗粒处于流体中，无论运动与否，都会受到浮力。 当流体处于重力场中，颗粒受到的浮力等于：31()6 F d g N π ρ= ； （3）两种阻力：包括表皮阻力和形体阻力。当颗粒速度很小时，流体对球的运动阻力主要是粘性摩擦或表皮阻力。若速度增加，便有旋涡出现，即发生边界层分离，表皮阻力让位于形体阻力。 阻力大小的计算仿照管路阻力的计算，即认为阻力与相对运动速度的平方成正比。对于直径为d 的球形颗粒： 22 0()24 u d R N ρπζ = 2．沉降速度与阻力系数 二、重力沉降 重力场中，颗粒在流体中受到重力、浮力和阻力，这些力会使颗粒产生一个加速度，根据牛顿第二定律：重力-浮力-阻力=颗粒质量×加速度。当颗粒在流体中做均速运动时， g d s ρπ 3 6 -g d ρπ 3 6 - 42 2 20d u πρζ =0 事实上，颗粒从静止开始作沉降运动时，分为加速和均速两个阶段。速度越大阻力越大，加速度越小零；加速度为零时颗粒便作均速运动，其速度称为沉降速度。一般而言，对小颗粒，加速阶段时间很短，通常忽略，可以认为沉降过程是均速的。令颗粒所受合力为零，便可解出沉降速度： 解得： ()ρζ ρρ340g d u s -= （1） 其它因素对沉降速度的影响：上述计算沉降速度的方法，是在下列条件下建立的：①颗粒为球形；②颗粒沉降时彼此相距较远，互不干扰；③容器壁对沉降的阻滞作用可以忽略；④ 颗粒直径不能小到受流体分子运动的影 响。 在一定条件下，上述各种因素都可能会对沉降过程产生影响，详情参见教材。 （4）阻力系数：使用式（1）或（2）计算沉降速度首先要知道阻力系数，通过因次分析法可知它是颗粒与流体相对运动雷诺数的函数：)(Re 0f =ζ，而 μ ρ 00Re du = 。计算0Re 时d 应为足 以表征颗粒大小的长度，对球形颗粒而言，自然是它的直径。 根据实验结果作出的阻力系数与雷诺的关系如图所示，其变化规律可以分成四段，用不同的公式表示。第一段的表达式是准确的，其它几段是近似的。 ①层流区——3.0Re 0<—— 0Re 24= ζ——()1820g d u s ρρ-= ；可以近似用到2Re 0=。 ——Stokes 定律，沉降操作中所涉及的颗粒一般都很小，0Re 通常在0.3以内，故该式很常用。 ②过渡区（Allen 区）——500Re 20<<——6 .00Re 5 .18= ζ—— ()ρ ρρ6 .00 0Re 269 .0-=s gd u ③湍流区（牛顿区） ——200000Re 5000<<——44.0=ζ——() ρ ρρ-=s gd u 74 .10 ④ 5 0102Re ?>后，ζ骤然下降，在5010)10~3(Re ?=范围内可近似取1.0=ζ。 （5）公式使用方法 ①如果事前能够上确认沉降动处在哪个区，则直接就用该区的公式进行计算。 ②如果不能确定流动处在哪个区，则应采用试法：即先假定流动处于层流区，用Stokes 公式求出沉降速度0u ，然后再计算雷诺数0Re ；如果2Re 0>，便改用相应的公式计算0u ，新算出的0u 也要检验，直到确认所用的公式正确为止。 ③通过实验整理数据得到： Ar Ar 6.018Re 0+= （3） 其中Ar 称为阿基米德准数，()2 3μρρρg d Ar s -= 。计算时先根据已知条件计算Ar ，然后由式（3）计算0Re ，最后 根据0Re 反算出沉降速度0u ④上述公式，若将重力加速度改为离心加速度，则都可用于离心力场中沉降速度的计算。 二、重力沉降设备 降尘室 （1）工作原理： 如图所示，气体入室后，因流通截面扩大而速度减慢。气流中的尘粒一方面随气流沿水平方向运动，其速度与气流速度u 相同；另一方面在重力作用下以沉降速度0u 垂直向下运动。只要气体室内所经历时间大于尘粒从室顶沉降到室底所用时间，尘粒便可分离出来。 （2）能被除去的最小颗粒直径：显然，粒子直径越大，越容易被除去。下面考虑如何确定能被作去的最小颗粒直径。前已述及，某一粒径的粒子能100%被除去的条件是其从室顶沉降到室底所需要时间小于气流在室内的停留时间，前者可用该粒子的室高除以沉降速度而得；而后者由室长除以气流速度而得： u L u H ≤ 0，即 00A V LB HBu L Hu u s ==≥ （4） 其中s V 为以气体体积流量表示的处理量，m 3 /s ；0A 为降尘室的底面积，㎡。该式给出了颗粒能被除去的条件，即 其沉降速度要大于处理量与底面积之商。显然，该式取等号式时对应着能被除去的最小颗粒（因为考虑的是最小颗粒直径，所以可以认为沉降运动处于层流区）。 ()0 2 min 018A V gd u s s = -=μρρ， ()0 min 18A V g d s s ρρμ -= （5） 说明：显然，能被（100%）除去的最小颗粒尺寸不仅与颗粒和气体的性质有关，还与处理量和降尘室底面积有关。 （3）最大处理量： 由式（4）可知，00u A V s ≤，由此可以计算含尘气体的最大处理量。 说明①含尘气体的最大处理量与某一粒径对应的，是指这一粒径及大于该粒径的颗粒都能100%被除去时的最大气体量； ②最大的气体处理量不仅与粒径相对应，还与降尘室底面积有关，底面积越大处理量越大，但处理量与高度无关。为此，降尘室都做成扁平形；为提高气体处理量，室内以水平隔板将降尘室分割居若干层，称为多层降尘室。隔板的间距应考虑出灰的方便。 （4）补充说明：①气体在降尘室内流通截面上的均布非常重要，分布不均必须有部分气体在室内停留时间过短，其中所含颗粒来不及沉降而被带出室外。为使气体均布，降尘室进出口通常都做成锥形；②为防止操作过程中已被除下的尘粒又被气流重新卷起，降尘室的操作气速往往很低；另外，为保证分离效率，室底面积也必须较大。因此，降尘室是一种庞大而低效的设备，通常只能捕获大于50m μ的粗颗粒。要将更细小的颗粒分离出来，就必须 采用更高效的除尘设备。 离心分离 一、离心作用下的沉降速度 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重力是一个定值。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。 与重力沉降速度相比，只是将重力场改为离心场。 颗粒做圆周运动时，使其方向不断改变的力称为向心力。 颗粒的惯性却促使它脱离轨道而沿切线方向飞出，此惯性力称为离心力。 离心力与向心力大小相等，方向相反。 离心力2 /r t C ma mu r == m ——颗粒质量 r a ——离心加速度 t u ——颗粒的切线速度 r ——旋转半径 颗粒在沉降方向上所受的力有： 1）惯性离心力 2 3 6t s u c d r π ρ= 2）浮力 2 3 16t u F d r π ρ= 3）阻力 2 22 2 4 2 u u R A d ρρπ ξξ == ρ——分散介质的密度 s ρ——悬浮在介质中球形微粒的密度 d ——颗粒直径 0u ——沉降速度 t u ——切线速度 当颗粒作等速沉降时 10c F R --= 这时 0u =当e R 〈2时，沉降属于层流区域，这时 02424e R du μ ξρ = = 这时 22 0()18s t d u u r ρρμ-= (/)m s 二、 离心沉降设备 颗粒在重力或离心力场中都可发生沉降过程。利用离心力比利用重力要有效得多，因为颗粒的离心力由旋转而产生，转速越大，则离心力越大；而颗粒所受的重力却是固定的。因此，利用离心力作用的分离设备不仅可以分离出比较小的颗粒，而且设备的体积也可缩小很多。 1．旋风分离器 （1）构造与工作原理：旋风分离器是利用离心沉降原理从气流中分离出颗粒的设备。如图所示，上部为圆筒形、下部为圆锥形；含尘气体从圆筒上侧的矩形进气管以切线方向进入，藉此来获得器内的旋转运动。气体在器内按螺旋形路线向器底旋转，到达底部后折而向上，成为内层的上旋的气流，称为气芯，然后从顶部的中央排气管排出。气体中所夹带的尘粒在随气流旋转的过程中，由于密度较 大，受离心力的作用逐渐沉降到器壁，碰到器壁后落下，滑向出灰口。 旋风分离器各部分的尺寸都有一定的比例，只要规定出其中一个主要尺寸，如 圆筒直径D 或进气口宽度B ，则其它各部分的尺寸亦确定。 （2）分离性能估计 能被分离出的最小颗粒直径——临界直径c d ： 要时间小于等于气体在器内的有效停留时间，即 i m i s m r u N r u d B r u B πρμ21822≤ =；s i Nu B d ρπμ9≥ 上式如果取等号，就是恰好能100%被分离出来的颗粒直径，以c d 表示。其中气体在器内旋转圈数N 经常取5。 可见，临界直径不仅与颗粒和气体的性质有关，而且与旋风分离器的结构和处理量有关。处理量越小（i u 越小）、颗粒密度越大、进口越窄、长径比越大（N 越大），则临界直径越小，或者说越容易分离。 导出该式的假定很勉强，故只属粗略估计。 （3）选型与计算 一般用圆筒直径D 表示其它部分的尺寸比例。 2．旋液分离器 旋液分离器是一种利用离心力从液流中分离固体颗粒的设备。 第三节 过 滤 ● 教学目的：1掌握过滤操作的基本概念，恒压过滤的意义，过滤设备的 基本结构。 2离心机的构造、分类和操作原理。 ● 教学重点：过滤的基本原理和基本操作 ● 教学内容：1、过滤的分类；2、过滤介质；3、过滤设备；4；离心分离；5、气 体的其他净制设备。 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。 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。 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1-3 m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。 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。如：晶体、碳酸钙、碳酸钠、硅酸钠、硅胶、硅藻土等。 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。例如：胶状的氢氧化铝、氢氧化铬和水化物沉淀。六）助滤剂当悬浮液中颗粒很细时、很容易堵死过滤介质或所形成的滤饼在过滤的压力差作用下，空隙很小，阻力很大，过滤很难。这时可用助滤剂，常用的有硅藻土、珍珠岩、石棉等。 七）过滤速度 是指单位时间内、通过单位过滤面积的滤液体积，用符号U 表示。 V U A τ ?= ? 32 (/.)m m s A ——设备过滤面积 τ?——时间间隔 V ?——通过过滤面积的滤液量 八）过滤操作阶段 过滤——洗涤——去湿——卸料 九）滤饼的洗涤 目的：回收滤液或得到较纯净的固体颗粒 十）过滤机的生产能力及影响因素 （1）用单位时间内所能得到的滤液量来表示 V h V V ττττ = = ++∑洗辅 h V ——过滤机的生产能力 /)h 3（m V ——一个操作周期中所得滤液量 3()m τ∑——一个操作周期的总时间 ()h τ——过滤时间 ()h τ洗——洗涤时间 ()h τ辅——辅助时间 ()h （2）影响因素 A ：悬浮液性质 B ：过滤的推动力 C ：过滤介质及旅饼的性质 第三节 离心分离 离心分离式利用离心力分离流体中悬浮的固体微粒或液滴的操作。 一、 影响离心分离的主要因素： 离心分离因数：固体粒子所受的惯性离心力与重力之比，或向心加速度和重力加速度之比称为离心分离因数，用 a 表示 22/t t mu r u c a mg mg rg === a 为离心沉降速度是重力沉降速度的（a ）倍。 离心分离因数是衡量离心机特性的重要因素，a 值越大，离心力越大，离心机的分离能力也越强。提高a 值 的有效措施是增加转速，但同时适当的减小转鼓的半径，以保证转鼓有足够的机械强度。 二、 离心机： 离心机的分类、构造、操作特性及适用场合。 第四节其它气体净制过程及设备 一、袋滤器 使含尘气体穿过做成袋状而支撑在适当骨架上的滤布，以滤出气体中的尘粒。 它由滤袋、骨架、壳体、清灰装置、灰斗和排灰阀部分组成。 二、文丘里除尘器 是一种湿法除尘设备，主要有收缩管、喉管及扩散管三段连接而成。 液体喷成很细的雾滴，促使尘粒湿润而聚结长大，随后将气流引入旋风分离器或其它分离设备，达到较高净化程度。 三、泡沫除尘器 泡沫除尘器适用于净制含有灰尘或气雾气体的设备。 四、静电除尘器 使含有悬浮尘粒或露滴的气体通过金属板间的高压直流静电场，气体发生电离，生成带正电荷和负电荷离子，离子和尘粒或雾滴相遇而附于其上，使后者带有电荷而被电极所吸引，尘粒便从气体中除去。 第三章非均相物系的分离 一、填空题 1、旋风分离器是用于混合物分离的典型设备，如奶粉、蛋粉等干制品加工后期的分离，其主要性能参数为、 和。 2、多数沉降过程是在层流区内进行的，根据层流区域内的斯托克斯定律，影响沉降速度的主要因素有、和。 3、过滤操作基本计算的依据主要是过滤基本方程,即。在实际运用时还必须考虑三种情况，即的相对大小, 的相对大小和恒速过滤或恒压过滤。 4、沉降分离方法主要有、和电沉降，非均相混合物在沉降分离设备内能分离出来的条件为。 5、过滤推动力应是由所组成的过滤层两侧的压力差，而过滤阻力相应包括和。 6、某降尘室高4m，宽3m，长5m，用于矿石焙烧炉的炉气除尘。矿尘密度为4300千克每立方米，其形状近于圆球，操作条件下气体流量为1800立方米每小时，气体密度为0.9千克每立方米，粘度为0.03mPa·s。则理论上能除去矿尘颗粒的最小直径为_______μｍ 二、选择题 1、某球形颗粒在粘度为 1.86×10-5Pa.S的大气中自由沉降，已知颗粒直径为40μm，密度为2600Kg/m3，沉降速度为0.12m/s，则该颗粒沉降属（）（设大气密度ρ =1.165Kg/m3） A、层流区 B、过渡流区 C、湍流区 D、无法确定 2、若固体颗粒密度为2600Kg/m3，大气压强为0.1Mpa，温度为300C，（此状况下空气密度ρ=1.165Kg/m3粘度为μ=1.86×10-5Pa.S）,则直径为40μm的球形颗粒在该大气中的自由沉降速度为（） A、0.12m/s B、1.63m/s C、1.24m/s D、2.12m/s 3、过滤过程的计算主要是通过过滤基本方程进行的，方程式中几个表示体系特征的过滤常数则需通过实验首先确定，这几个过滤常数为（） A、K、S、Ve（Vd）、ΔP B、K、S、Ve（Vd）、te（td） C、K、S、Ve（Vd）、r D、K、Ve（Vd）、ΔP、r 4、利用过滤基本方程计算过滤速度必须考虑滤饼的可压缩性，所谓不可压缩滤饼，下列说法错误的是（）。 A、不可压缩滤饼中流动阻力不受两侧压力差的影响。 B、其中的流动阻力受固体颗粒沉积速度的影响。 C、一定体积滤饼内的流动阻力不受压力差和沉积速率的影响。 D、压力差变化时滤饼性质及厚度保持不变。 5、恒压过滤方程式是基于（）推导出来的 A、滤液在介质中呈湍流流动 B、滤液在介质中呈层流流动 C、滤液在滤渣中呈湍流流动 D、滤液在滤渣中呈层流流动 6、降尘室的生产能力是由（）决定的（底面积一定时）。 A、降尘室的高度和长度 B、降尘室的高度 C、降尘室的长度 D、降尘室的底面积 7、已知旋风分离器旋转半径为r m=0.5m，气体切向进口速度为u t=20m/s，那么该分离器的离心沉降速度与重力沉降速度之比为（） 非均相物系分离 一、填空题 1．某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u1,在空气中为u2，则u12；若在热空气中的沉降速度为u3，冷空气中为u4，则u34。(＞，＜，＝) dg(ρs-ρ) 18μ2答：ut=，因为水的粘度大于空气的粘度，所以u1 第二章 非均相物系分离 1、试计算直径为30μm 的球形石英颗粒（其密度为2650kg/ m 3），在20℃水中和20℃常压空气中的自由沉降速度。 解：已知d =30μm 、ρs =2650kg/m 3 （1）20℃水 μ=1.01×10-3Pa·s ρ=998kg/m 3 设沉降在滞流区，根据式（2-15） m/s 1002.810 01.11881.9)9982650()1030(18)(43262---?=???-??=-=μρρg d u s t 校核流型 )2~10(1038.210 01.19981002.8103042346-----∈?=?????==μρ t t du Re 假设成立， u t =8.02×10-4m/s 为所求 （2）20℃常压空气 μ=1.81×10-5Pa·s ρ=1.21kg/m 3 设沉降在滞流区 m/s 1018.710 81.11881.9)21.12650()1030(18)(25262---?=???-??=-=μρρg d u s t 校核流型： )2~10(144.010 81.121.11018.710304526----∈=?????==μρ t t du Re 假设成立，u t =7.18×10-2m/s 为所求。 2、密度为2150kg/ m 3的烟灰球形颗粒在20℃空气中在层流沉降的最大颗粒直径是多少？ 解：已知ρs =2150kg/m 3 查20℃空气 μ=1.81×10-5Pa.s ρ=1.21kg/m 3 当2==μρ t t du Re 时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径，根据式（2-15）并整理 218)(23==-μρμ ρρρt s du g d 所以 非均相物系分离习题及答案 1、试计算直径为30μm 的球形石英颗粒（其密度为2650kg/ m 3 ），在20℃水中和20℃常压空气中的自由沉降速度。 解：已知d =30μm 、ρs =2650kg/m 3 （1）20℃水 μ=1.01×10-3Pa ·s ρ=998kg/m 3 设沉降在滞流区，根据式（2-15） m/s 1002.810 01.11881.9)9982650()1030(18)(43262---?=???-??=-=μρρg d u s t 校核流型 )2~10(1038.210 01.19981002.8103042346-----∈?=?????==μρ t t du Re 假设成立， u t =8.02×10-4m/s 为所求 （2）20℃常压空气 μ=1.81×10-5Pa ·s ρ=1.21kg/m 3 设沉降在滞流区 m/s 1018.710 81.11881.9)21.12650()1030(18)(25262---?=???-??=-=μρρg d u s t 校核流型： )2~10(144.010 81.121.11018.710304526----∈=?????==μρ t t du Re 假设成立，u t =7.18×10-2m/s 为所求。 2、密度为2150kg/ m 3的烟灰球形颗粒在20℃空气中在滞流沉降的最大颗粒直径是多少？ 解：已知ρs =2150kg/m 3 查20℃空气 μ=1.81×10-5Pa.s ρ=1.21kg/m 3 当2==μρ t t du Re 时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径，根据式（2-15）并整理 218)(23==-μρμ ρρρt s du g d 所以 一、填空题 1．某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u 1,在空气中为u 2，则u 1 u 2；若在热空气中的沉降速度为u 3，冷空气中为u 4，则u 3 u 4。(＞，＜，＝) 答：μρρ18) (2-= s t g d u ，因为水的粘度大于空气的粘度，所以21u u < 热空气的粘度大于冷空气的粘度，所以43u u < 2．用降尘室除去烟气中的尘粒，因某种原因使进入降尘室的烟气温度上升，若气体质量流量不变，含尘情况不变，降尘室出口气体含尘量将 （上升、下降、不变），导致此变化的原因是1） ；2） 。 答：上升， 原因：粘度上升，尘降速度下降； 体积流量上升，停留时间减少。 3．含尘气体在降尘室中除尘，当气体压强增加，而气体温度、质量流量均不变时，颗粒的沉降速度 ，气体的体积流量 ，气体停留时间 ，可100%除去的最小粒径min d 。（增大、减小、不变） 答：减小、减小、增大，减小。 ρξρρ3)(4-= s t dg u ，压强增加，气体的密度增大，故沉降速度减小， 压强增加， p nRT V = ，所以气体的体积流量减小， 气体的停留时间 A V L u L t s /= = ，气体体积流量减小，故停留时间变大。 最小粒径在斯托克斯区 )(18min ρρμ-= s t g u d ，沉降速度下降，故最小粒径减小。 4．一般而言，同一含尘气以同样气速进入短粗型旋风分离器时压降为P 1，总效率为1η，通过细长型旋风分离器时压降为P 2，总效率为2η，则：P 1 P 2， 1η 2η。 答：小于，小于 5．某板框过滤机恒压操作过滤某悬浮液，滤框充满滤饼所需过滤时间为τ，试推算下列情况下的过滤时间τ'为原来过滤时间τ的倍数： 1）0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 2）5.0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 3）1=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 1）0. 5；2）0.707；3）1 s p -?∝1)/(1τ，可得上述结果。 6．某旋风分离器的分离因数k=100，旋转半径R=0.3m ，则切向速度u t = m/s 。 答：17.1m/s 7．对板框式过滤机，洗涤面积W A 和过滤面积A 的定量关系为 ，洗水走过的 距离w L 和滤液在过滤终了时走过的距离L 的定量关系为 ，洗涤速率（W d dV )θ和终了时的过滤速率E d dV )( θ的定量关系为 。 答案： A A w 21= ；L L w 2=; (W d dV )θ=E d dV )(41θ 8．转筒真空过滤机，转速越大，则生产能力就越 ，每转一周所获得的滤 非均相物系的分离 一、填空题： ⒈ 除去液体中混杂的固体颗粒，在化工生产中可以采用重力沉降、 离心沉降、过滤等方法（列举三种方法）。 ⒉ 粒子沉降过程分 加速阶段和 恒速 阶段。沉降速度是 指加速阶段终了时，粒子相对于流体的速度。 ⒊ 在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉降 时间增大一倍、气流速度减小一倍，生产能力_不变。 ⒋ 含尘气体通过长为4m ，宽为3m ，高为1m 的除尘室，已知颗粒的 沉降速度为0.03m/s ，则该除尘室的最大生产能力为0.36 m 3 /s 。 ⒌ 选择旋风分离器形式及决定其主要尺寸的依据是含尘气体流量、 要求达到的分离效率和允许压降。 ⒍ 评价旋风分离器性能好坏有两个主要指标，一是分离效率， 一是气体经过旋风分离器的压降。 ⒎ 对恒压过滤，当过滤面积A 增大一倍时，如滤饼不可压缩得到 相同滤液量时，则过滤速率)d d (τ V 增大为原来的 四 倍，如滤饼可压缩， 过滤速率)d d (τ V 增大为原来的 四 倍。 t v Au q =u L LBH ＝ ＝v v r q q AH =τt t u H = τs o P r r ?=) (2d d e 2 V V KA V +=τφμ r P K ?=2 ⒏ 回转真空过滤机，整个转鼓回转操作时大致可分为过滤区、洗涤脱水区 和_卸渣区三个区域。 9. 回转真空过滤机，回转一周所需时间为T ，转鼓的表面积为A ， 转鼓的沉浸度为φ，则一个过滤周期中，过滤时间为ΨT ，过滤面积为A 。 ⒑ 间歇过滤机的生产能力可写为Ｑ＝Ｖ／∑τ，此处Ｖ为一个操作循环中 得到的滤液体积，∑τ表示一个操作循环所需的总时间，∑τ等于 一个操作循环中过滤时间τ，洗涤时间τW 和辅助时间τ D 三项之和。 ⒒ 临界粒径是指在理论上能被完全分离下来的最小颗粒直径。 二、选择题： ⒈ 密度相同而直径不同的两球形颗粒在水中自由沉降。沉降处于层流区， 大颗粒直径d 1是小颗粒直径d 2的两倍，则沉降速度D 。 A) u t1 = u t2 ； B) u t1 = 2u t2 ； C) u t1 =2u t2 ； D) u t1 = 4u t2 。 ⒉ 降尘室的生产能力A 。 A) 只与沉降面积A 和颗粒沉降速度t u 有关； B)与A ，t u 及降尘室高度H 有关； C) 只与沉降面积A 有关； D) 只与t u 和H 有关。 ()μ ρρ182 -=P P t gd u t v Au q = 第二章 非均相物系分离 1、试计算直径为30μm 得球形石英颗粒(其密度为2650kg/ m 3),在20℃水中与20℃常压空气中得自由沉降速度。 解:已知d =30μm 、ρs =2650kg/m 3 (1)20℃水 μ=1、01×10-3Pa·s ρ=998kg/m 3 设沉降在滞流区,根据式(2-15) m/s 1002.810 01.11881.9)9982650()1030(18)(43262---?=???-??=-=μρρg d u s t 校核流型 )2~10(1038.210 01.19981002.8103042346-----∈?=?????==μρ t t du Re 假设成立, u t =8、02×10-4m/s 为所求 (2)20℃常压空气 μ=1、81×10-5Pa·s ρ=1、21kg/m 3 设沉降在滞流区 m/s 1018.710 81.11881.9)21.12650()1030(18)(25262---?=???-??=-=μρρg d u s t 校核流型: )2~10(144.010 81.121.11018.710304526----∈=?????==μρ t t du Re 假设成立,u t =7、18×10-2m/s 为所求。 2、密度为2150kg/ m 3得烟灰球形颗粒在20℃空气中在层流沉降得最大颗粒直径就是多少？ 解:已知ρs =2150kg/m 3 查20℃空气 μ=1、81×10-5Pa 、s ρ=1、21kg/m 3 当时就是颗粒在空气中滞流沉降得最大粒径,根据式(2-15)并整理 所以 μm 3.77m 1073.721 .181.9)21.12150()1081.1(36)(36532 532=?=??-??=-=--ρρρμg d s 3、直径为10μm 得石英颗粒随20℃得水作旋转运动,在旋转半径R ＝0、05m 处得切向速度为12m/s,,求该处得离心沉降速度与离心分离因数。 解:已知d =10μm 、 R =0、05m 、 u i =12m/s 第二章非均相物系分离习题解答 第二章 非均相物系分离 1、试计算直径为30μm 的球形石英颗粒（其密度为2650kg/ m 3），在20℃水中和20℃常压空气中的自由沉降速度。 解：已知d =30μm 、ρs =2650kg/m 3 （1）20℃水 μ=1.01×10-3Pa·s ρ=998kg/m 3 设沉降在滞流区，根据式（2-15） m/s 1002.810 01.11881.9)9982650()1030(18)(43262---?=???-??=-=μρρg d u s t 校核流型 )2~10(1038.21001.19981002.8103042346-----∈?=?????==μ ρt t du Re 假设成立， u t =8.02×10-4m/s 为所求 （2）20℃常压空气 μ=1.81×10-5Pa·s ρ=1.21kg/m 3 设沉降在滞流区 m/s 1018.710 81.11881.9)21.12650()1030(18)(25262---?=???-??=-=μρρg d u s t 校核流型： )2~10(144.01081.121.11018.710304526----∈=?????==μ ρt t du Re 假设成立，u t =7.18×10-2m/s 为所求。 2、密度为2150kg/ m 3的烟灰球形颗粒在20℃空气中在层流沉降的最大颗粒直径是多少？ 解：已知ρs =2150kg/m 3 查20℃空气 μ=1.81×10-5Pa.s ρ=1.21kg/m 3 当2==μρ t t du Re 时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径，根据式（2-15）并整理 218)(2 3==-μρμρρρt s du g d 所以 μm 3.77m 1073.721 .181.9)21.12150()1081.1(36)(36532 532=?=??-??=-=--ρρρμg d s 3、直径为10μm 的石英颗粒随20℃的水作旋转运动，在旋转半径R ＝0.05m 处的切向速度为12m/s ，，求该处的离心沉降速度和离心分离因数。 解：已知d =10μm 、 R =0.05m 、 u i =12m/s 设沉降在滞流区，根据式（2-15）g 改为u i / R 即 cm/s 62.2m/s 0262.005.0121001.118)9982650(1018)(2 3 1022==???-?=?-=--R u d u i s r μρρ 校核流型 )2~10(259.01001.19980262.010435---∈=???==μ ρr t du Re u r =0.0262m/s 为所求。 所以 29481 .905.0122 2=?==Rg u K i c 4、某工厂用一降尘室处理含尘气体，假设尘粒作滞流沉降。下列情况下，降尘室的最大生产能力如何变化？ （1） 要完全分离的最小粒径由60μm 降至30μm ； （2） 空气温度由10℃升至200℃； （3） 增加水平隔板数目，使沉降面积由10m 2增至30 m 2。 解： 根据μ ρρ18)(2g d u s c tc -= 及V S =blu tc （1）4 1)6030()(22'''====c c tc tc s s d d u u V V 简答题 1. 球形颗粒在静止流体中作重力沉降时都受到哪些力的作用？它们的作用方向如何？ 2. 简述评价旋风分离器性能的主要指标。 3. 影响旋风分离器性能最主要的因素可归纳为哪两大类？为什么工业上广泛采用旋风分离器组操作？ 4. 简述何谓饼层过滤？其适用何种悬浮液？ 5. 何谓过滤机的生产能力？写出间歇过滤机生产能力的计算式。 计算题 1. 用落球法测定某液体的粘度（落球粘度计），将待测液体置于玻璃容器中测得直径为6.35mm 的钢球在此液体内沉降200mm 所需的时间为7.32 s ,已知钢球的密度为7900 3/m kg ，液体的密度为1300 3/m kg 。试计算液体的粘度。 2. 密度为1850 3/m kg 的固体颗粒，在50℃和20℃水中，按斯托 克斯定律作自由沉降时，（1）它们沉降速度的比值是多少？（2）若微粒直径增加一倍在同温度水中作自由沉降时，此时沉降速度的比值又为多少？ 3. 用一多层降尘室以除去炉气中的矿尘。矿尘最小粒径为8m ，密度为40003/m kg 。降尘室内长 4.1m ，宽1.8m ，高4.2m ，气 体温度为427℃，粘度为3.4×10-5Pa ·s ，密度为0.5 3/m kg ，若每小时的炉气量为2160标准3m 。试求降尘室内的隔板间距及层 数。 4. 采用标准型旋风分离器除去炉气中的球形颗粒。要求旋风分离器的生产能力为2.0m3，直径D 为0.4m ，适宜的进口气速为20m/s 。炉气的密度为0.75kg/m3，粘度为2.6×10-5Pa ·s （操作条件下的），固相密度为3000kg/m3，求（1）需要几个旋风分离器并联操作；（2） 临界粒径dc ；（3）分割直径d50；（4）压强降ΔP 。 5. 在恒定压差下用尺寸为mm 25635635??的一个滤框（过滤面积 为0.806m2）对某悬浮液进行过滤。已测出过滤常数s m K /1042 6-?=滤饼体积与滤液体积之比为0.1，设介质阻力可略，求1、当滤框充满滤饼时可得多少滤液？ 2、所需过滤时间θ。 6. 用板框压滤机在9.81×104pa 恒压差下过滤某种水悬浮液。要求每小时处理料浆8m3。已测的1m3滤液可得滤饼0.1m3,过滤方程式为： θ242105A V V -?=+（θ单位为s ）求①过滤面积A ②恒压过滤常数K 、qe 、θe 7. 用板框式压滤机在2.95×105pa 的压强差下，过滤某种悬浮液。过滤机的型号为BMS20/635-25，共26个框。现已测得操作条件下的过滤常数K=1.13×10-4m2/s ，qe=0.023m3/m2，且1m3滤液可得滤饼0.020m3求：① 滤饼充满滤框所需的过滤时间。②若洗涤时间为0.793h ，每批操作的辅助时间为15min ，则过滤机的生产能力为多少？ 第二章非均相物系分离 第一节概述 混合物可以分为均相混合物和非均相混合物。 非均相混合物的特点是在物系内部存在两种以上的相态，如悬浮液、乳浊液、含尘气体等。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。操作方式分为两种： （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。 2-1-1 非均相分离在工业中的应用 一、回收分散相 二、净化连续相 三、环境保护和安全生产 2-1-2 颗粒与颗粒群的特性 颗粒的特性 1、球形颗粒 体积V=d3 表面积S=πd2 比表面积S/V=6/d 2、非球形颗粒 工业上遇到的固体颗粒大多是非球形颗粒 体积当量直径d e d e= 表面积当量直径d es d es = 球形度（形状系数）φs＝ 颗粒群的特性 由大小不同的颗粒组成的集合体称为颗粒群。 1、颗粒群粒径分布 颗粒群的粒度组成情况即粒径分布。可用筛分分析法测定各种尺寸颗粒所占的分率。 2、颗粒的平均粒径 x i＝ 3、颗粒的密度 颗粒的真密度：当不包括颗粒之间的空隙时，单位颗粒群体积内颗粒的质量，kg/m3。 堆积密度（表观密度）：当包括颗粒之间的空隙时，单位颗粒群体积内颗粒的质量，kg/m3。 4、颗粒的粘附性和散粒性 第二节颗粒沉降 2-2-1 颗粒在流体中的沉降过程 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F b、、曳力F d 。 对于一定的颗粒和流体，重力F g、浮力F b一定，但曳力F d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 2-2-2重力沉降及设备 球形颗粒的自由沉降 颗粒在重力沉降过程中不受周围颗粒和器壁的影响，称为自由沉降。 固体颗粒在重力沉降过程中，因颗粒之间的相互影响而使颗粒不能正常沉降的过程称为干扰沉降。 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u=u t，u t称为沉降速度，又称为“终端速度”。 u t = 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 t的函数 =f(Re t)= f() 与Re t的关系可由实验测定，如图2-2所示。图中将球形颗粒（φs=1）的曲线分为三个区域，即 （1）滞流区（10-4< Re t≤2）= In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities. 编订：XXXXXXXX 20XX年XX月XX日 常见非均相物系的分离简 易版 常见非均相物系的分离简易版 温馨提示：本安全管理文件应用在平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。文档下载完成后可以直接编辑，请根据自己的需求进行套用。 由于非均相物系中分散相和连续相具有不 同的物理性质，故工业生产中多采用机械方法 对两相进行分离。其方法是设法造成分散相和 连续相之间的相对运动其分离规律遵循流体力 学基本规律。常见有如下几种。 (1)沉降分离沉降分离是利用连续相与分 散相的密度差异，借助某机械力 的作用，使颗粒和流体发生相对运动而得 以分离。根据机械力的不同，可分为重力沉 降、离心沉降和惯性沉降。 (2)过滤分离过滤分离是利用两相对多孔 介质穿透性的差异，在某种推动力的作用下， 使非均相物系得以分离。根据推动力的不同，可分为重力过滤、加压(或真空)过滤和离心过滤。 (3)静电分离静电分离是利用两相带电性的差异，借助于电场的作用，使两相得以分离。属于此类的操作有电除尘、电除雾等。 (4)湿洗分离湿洗分离是使气固混合物穿过液体、固体颗粒粘附于液体而被分离出来。工业上常用的此类分离设备有泡沫除尘器、湍球塔、文氏管洗涤器等。 此外，还有音波除尘和热除尘等方法。音波除尘法是利用音波使含尘气流产生振动，细小的颗粒相互碰撞而团聚变大，再由离心分离等方法加以分离。热除尘是使含尘气体处于一个温度场(其中存在温度差)中，颗粒在热致迁 非均相物系分离理论 均相物系(honogeneoussystem):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(nonhonogeneoussystem):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。 第一节概述非均相物系的分离原理：在非均相物系中分散物质和分散介质组成由于非均相物的两相间的密度等物理特性差异较大因此常采用机械方法进行分离。 按两相运动方式的不同机械分离大致分为沉降和过滤两种操作。 过滤介质:过滤采用的多孔物质滤浆:所处理的悬浮液滤液:通过多孔通道的液体滤饼或滤渣:被截留的固体物质。 以某种多孔物质为介质在外力的作用下使悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截留在介质上从而实现固液分离的单元操作。 第二节过滤一、过滤操作的基本概念过滤(filtration)深床过滤织物介质(又称滤布)：由棉、毛、麻、丝等天然纤维及合成纤维制成的织物以及玻璃丝、金属丝等织成的网过滤介质的分类：堆积介质由各种固体颗粒（细砂、硅藻土等）堆积而成多用于深床过滤多孔固体介 质这类介质具有很多细微孔道如多孔陶瓷、多孔塑料等。 多用于含少量细微颗粒的悬浮液过滤介质过滤推动力悬浮液自身压强差重力悬浮液的侧加压过滤介质的侧抽真空离心力过滤阻力介质阻力：可视为平变且一般过滤初较明显滤饼阻力:滤饼厚度：随过滤进行而增加滤饼特性：颗粒形状、大小粒大多情况下过滤阻力主要取决于滤饼阻力。 对于颗粒层中不规则的通道可以简化成由一组当量直径为de的细管而细管的当量直径可由床层的空隙率和颗粒的比表面积来计算。 二、过滤的基本理论滤液通过饼层的流动颗粒床层的特性可用空隙率、当量直径等物理量来描述。 空隙率：单位体积床层中的空隙体积称为空隙率。 比表面积：单位体积颗粒所具有的表面积称为比表面积。 颗粒床层的特性依照第一章中非圆形管的当量直径定义当量直径为：故对颗粒床层直径应可写出：滤液通过饼层的流动常属于滞流流型可以仿照圆管内滞流流动的泊稷叶公式(哈根方程)来描述滤液通过滤饼的流动则滤液通过饼床层的流速与压强降的关系为：式中u滤液在床层孔道中的流速msL床层厚度m,Δpc滤液通过滤饼层的压强降pa阻力与压强降成正比因此可认为上式表达了过滤操作中滤液流速与阻力的关系。 床层空隙中的滤液流速u床层截面积计算的滤液平均流速u上式中的比例常数K′与滤饼的空隙率、颗粒形状、排列及粒度范围诸因素有关。 第二章非均相物系的分离 一、选择题 1．影响沉降室生产能力的主要因素是（） A．沉降室的高度B．器壁的影响 C．沉降室的沉降面积D．与上述三种因素无关 2．降尘室的生产能力随其高度的增大而（） A．增大B．减小C．不变D．先增加后减小 3. 降尘室的生产能力与降尘室的沉降面积（） A．成反比B．无关C．成正比D．为双曲线关系 4. 降尘室高度增加，其降尘生产能力（） A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 变化无法确定 5．实际沉降的影响因素不包括（） A．周围颗粒B．流体C．器壁D．温度 6．在分离气-固非均相物系的过程中，如果固体颗粒在50μm以上，应该选用的除尘器是（）A．旋风分离器B．降尘室C．袋滤器D．电除尘器 7．板框过滤机滤板角端的开孔情况为（） A．只有上面2个角端开孔B．只有下面2个角端开孔 C．4个角端均开孔D．只有1个对角端开孔 8．安装在板框过滤机滤板上的隔层称为（） A．滤框B．过滤介质C．接收器D．滤板支架 9．助滤剂可使滤饼的阻力（） A．增大 B．力矩变小C．减小 D．力矩变大 10．在重力作用下使流体与颗粒之间发生相对运动而得以分离的操作称为（） A．重力沉降B．离心沉降C．均相沉降D．静电沉降 11．板框压滤机的压滤速率与过滤推动力（） A．成反比B．为抛物线关系C．无关D．成正比 12．重力沉降速度与（）无关。 A．颗粒直径B．颗粒密度C．流体密度D．沉降室面积 13．旋风分离器的压降主要与哪种因素有关？（） A．颗粒的大小B．气体在旋风分离器中的旋转圈数 C．气体的速度D．进口管的宽度 14. 过滤的推动力是指（）A．滤渣两侧的压力差B．过滤介质两侧的压力差 C．滤渣和过滤介质两侧的压力差D．悬浮液两侧的压力差 二、判断题 1．沉降器的生产能力与沉降速度及沉降面积有关，与沉降高度无关。（） 2．用板框式过滤机进行恒压过滤操作，随着过滤时间的增加，滤液量不断增加，生产能力也不断增加。（）3．过滤主要是用来分离液－固非均相物系的。（） 4．根据气－固非均相物料中固体颗粒大小不同，选择合适的分离设备。（） 5．过滤是根据固体颗粒离心力大小不同进行分离的。（） 6．重力沉降可用来分离有较大颗粒的含尘气体。（） 7．非均相物系中分散相和连续相具有相同的物理性质。（） 8．旋风除尘主要用于除去粒径小于10 nm的固体颗粒。（） 9．颗粒大小适宜的液固混合物可用过滤操作进行分离。（） 10．悬浮液和过滤介质的性质都影响过滤速度。（） 11．离心沉降是在离心力作用下得以沉降分离的操作。（） 12．连续过滤没有周期，间歇过滤有周期。（） 三、简答题 1．什么是离心沉降？分离气态非均相物系的典型离心沉降设备是什么？ 2．非均相物系常见的分离方法有哪几种？各是如何实现两相分离的？ 3．影响过滤速率的因素有哪些？过滤操作中如何利用好这些影响因素？ 4．解释过滤速率和过滤速度的含义，过滤速率的影响因素有哪些？ 5．简述过滤原理。工业上过滤有几种方式？有什么区别？ 6.根据气-固非均相物料中固体颗粒大小不同，选择合适的分离设备。 7．什么是过滤？影响过滤速率的因素有哪些？ 8．什么是离心分离因数？如何提高离心分离因数？ 9. 简述板框压滤机的操作要点。 10.几个概念：滤浆（料液）、滤渣（滤饼）、滤液、过滤介质。 11.评价旋风分离器的主要指标有哪些？如何提高旋风分离器的分离效率？ 文件编号：RHD-QB-K8144 （安全管理范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 常见非均相物系的分离 示范文本 常见非均相物系的分离示范文本操作指导：该安全管理文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 由于非均相物系中分散相和连续相具有不同的物理性质，故工业生产中多采用机械方法对两相进行分离。其方法是设法造成分散相和连续相之间的相对运动其分离规律遵循流体力学基本规律。常见有如下几种。 (1)沉降分离沉降分离是利用连续相与分散相的密度差异，借助某机械力 的作用，使颗粒和流体发生相对运动而得以分离。根据机械力的不同，可分为重力沉降、离心沉降和惯性沉降。 (2)过滤分离过滤分离是利用两相对多孔介质 穿透性的差异，在某种推动力的作用下，使非均相物系得以分离。根据推动力的不同，可分为重力过滤、加压(或真空)过滤和离心过滤。 (3)静电分离静电分离是利用两相带电性的差异，借助于电场的作用，使两相得以分离。属于此类的操作有电除尘、电除雾等。 (4)湿洗分离湿洗分离是使气固混合物穿过液体、固体颗粒粘附于液体而被分离出来。工业上常用的此类分离设备有泡沫除尘器、湍球塔、文氏管洗涤器等。 此外，还有音波除尘和热除尘等方法。音波除尘法是利用音波使含尘气流产生振动，细小的颗粒相互碰撞而团聚变大，再由离心分离等方法加以分离。热除尘是使含尘气体处于一个温度场(其中存在温度差)中，颗粒在热致迁移力的作用下从高温处迁移至低温 文件编号：TP-AR-L8144 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 常见非均相物系的分离 (正式版) 常见非均相物系的分离(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 由于非均相物系中分散相和连续相具有不同的物 理性质，故工业生产中多采用机械方法对两相进行分 离。其方法是设法造成分散相和连续相之间的相对运 动其分离规律遵循流体力学基本规律。常见有如下几 种。 (1)沉降分离沉降分离是利用连续相与分散相 的密度差异，借助某机械力 的作用，使颗粒和流体发生相对运动而得以分 离。根据机械力的不同，可分为重力沉降、离心沉降 和惯性沉降。 (2)过滤分离过滤分离是利用两相对多孔介质 穿透性的差异，在某种推动力的作用下，使非均相物系得以分离。根据推动力的不同，可分为重力过滤、加压(或真空)过滤和离心过滤。 (3)静电分离静电分离是利用两相带电性的差异，借助于电场的作用，使两相得以分离。属于此类的操作有电除尘、电除雾等。 (4)湿洗分离湿洗分离是使气固混合物穿过液体、固体颗粒粘附于液体而被分离出来。工业上常用的此类分离设备有泡沫除尘器、湍球塔、文氏管洗涤器等。 此外，还有音波除尘和热除尘等方法。音波除尘法是利用音波使含尘气流产生振动，细小的颗粒相互碰撞而团聚变大，再由离心分离等方法加以分离。热除尘是使含尘气体处于一个温度场(其中存在温度差)中，颗粒在热致迁移力的作用下从高温处迁移至低温 第三章非均相物系分离 习题 1何谓自由沉降速度？试推导其计算式。 2写出计算自由沉降速度的斯托克斯公式，说明此公式的应用条件，简述计算沉降速度要用试差法的理由。 3在层流区内，温度升高时，同一固体颗粒在液体或气体中的沉降速度增大还是减小？试说明理由。 4降尘室的生产能力与哪些因素有关？为什么降尘室通常制成扁平形或多层？降尘室适用于分离直径为多大的颗粒？降尘室的高度如何确定？ 5何谓离心分离因数？何谓离心沉降速度？它与重力沉降速度相比有什么不同？离心沉降速度有哪几种主要类型？ 6旋风分离器的生产能力及效率受哪些因素的影响？何谓临界粒径d c?旋风分离器性能主要用什么来衡量？它一般适用于分离直径多少的颗粒？两台尺寸相同的旋风分离器串联可否提高除尘效率？选用旋风分离器的依据是什么？ 7何滤浆、滤饼、滤液、过滤介质和助滤剂？ 8写出不可压缩滤饼的过滤基本方程式。推导恒压过滤方程式。简述过滤常数K和q e的实验测定方法。 9简述影响过滤机生产能力的主要因素及提高之途径（以板框过滤机、不可压缩性滤饼为例）。简述板框过滤机的结构、操作和洗涤过程，并分析其特点。 10简述叶滤机和转筒真空过滤机的结构、操作和洗涤过程，并分析其特点。 11离心沉降和离心过滤（以离心过滤机为例）在原理和结构上是否相同？为什么？离心分离因数的大小说明什么？ 12简述惯性分离器、袋滤器和静电除尘器的简单结构、工作原理、操作特点和应用范围。 13流体通过颗粒床层时可能出现几种情况？何谓散式流态化和聚式流态化？聚式流态化会出现什么不正常现象？流化床正常操作速度的范围如何确定？ 14何谓临界流化速度（即起始流化速度）和带出速度？何谓流化数？ 15流化床压降由何而定？是否随床层空塔速度而改变？ 例题 【例3－1】落球粘度计。使用光滑小球在粘性液体中的自由沉降可以测定液体的粘度。 现有密度为8010kg/m3、直径0.16mm的钢球置于密度为980 kg/m3的某液体中，盛放液体的玻璃管内径为20mm。测得小球的沉降速度为1.70mm/s，试验温度为20℃，试计算此时液体的粘度。 第3章 非均相物系分离和固体流态化 1.取颗粒试样500g,作筛分分析,所用筛号及筛孔尺寸见本题附表中第1、2列,筛析后称取各号筛面上的颗粒截留量列于本题附表中第3列,试求颗粒群的平均直径。 〔答:d a =0.344mm 〕 习题1附表 2.密度为2650kg/3 的球形石英颗粒在20℃空气中自由沉降,计算服从斯托克斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式的最小颗粒直径。 〔答:dmax=57.4μm, dmin=15.13μm 〕 3.在底面积为402 的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。气体的处理量为3600m 3 /h,固体的密度 3/3000m kg =ρ,操作条件下气体的密度3/06.1m kg =ρ,黏度为2×10-5 Pa ·s 。试求理论上能完全除去的 最小颗粒直径。 〔答:d=17.5m μ〕 4.用一多层降尘室除去炉气中的矿尘。矿尘最小粒径为8m μ阳,密度为4000kg/m 3 。除尘室长4.1m 、宽1.8m 、高4.2m,气体温度为427℃,黏度为3.4x1O -5 Pa ·s,密度为0.5kg/m 3 。若每小时的炉气量为2160标准m 3 ,试确定降尘室内隔板的间距及层数。 〔答:h=82.7mm,n=51〕 5.已知含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m 3 ,气体流量为1000m 3 /h 、密度为3.6×10-5 Pa ·s 、密度为0.674kg/m 3 ,采用如图3-7所示的标准型旋风分离器进行除尘。若分离器圆筒直径为0.4m,试估算其临界粒径、分割粒径及压强降。 〔答:d c =8.04m μ,m d μ73.550=，Pa p 520=?〕 6.某旋风分离器出口气体含尘量为0.7×10-3 kg/标准m 3 ,气体流量为5000标准m 3 /h,每小时捕集下来的灰尘量为21.5kg 。出口气体中的灰尘粒度分布及捕集下来的灰尘粒度分布测定结果列于本题附表中。 第三章非均相物系的分离 ●教学目的:1、掌握重力沉降和离心沉降的操作原理和基本公式 2、沉降室的结构，沉降室的生产能力，旋风分离器的结构和工作原理 ●教学重点：1、重力沉降和离心沉降的操作原理。 ●教学内容：1、重力沉降；2；重力沉降设备；3、离心沉降；离心沉降设备 系：一个集体。 分散系：一种物质或几种物质的微粒分散到另一种物质里形成的混合物，我们把这种混合物叫做分散系。包括：分散质和分散剂。分散质和分散系都可为固、液、气。 根据分散质粒径不同可分为： d<10-9 溶液 10-9 常见非均相物系的分离(标准 版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0479 常见非均相物系的分离(标准版) 由于非均相物系中分散相和连续相具有不同的物理性质，故工业生产中多采用机械方法对两相进行分离。其方法是设法造成分散相和连续相之间的相对运动其分离规律遵循流体力学基本规律。常见有如下几种。 (1)沉降分离沉降分离是利用连续相与分散相的密度差异，借助某机械力 的作用，使颗粒和流体发生相对运动而得以分离。根据机械力的不同，可分为重力沉降、离心沉降和惯性沉降。 (2)过滤分离过滤分离是利用两相对多孔介质穿透性的差异，在某种推动力的作用下，使非均相物系得以分离。根据推动力的不同，可分为重力过滤、加压(或真空)过滤和离心过滤。 (3)静电分离静电分离是利用两相带电性的差异，借助于电场的 作用，使两相得以分离。属于此类的操作有电除尘、电除雾等。 (4)湿洗分离湿洗分离是使气固混合物穿过液体、固体颗粒粘附于液体而被分离出来。工业上常用的此类分离设备有泡沫除尘器、湍球塔、文氏管洗涤器等。 此外，还有音波除尘和热除尘等方法。音波除尘法是利用音波使含尘气流产生振动，细小的颗粒相互碰撞而团聚变大，再由离心分离等方法加以分离。热除尘是使含尘气体处于一个温度场(其中存在温度差)中，颗粒在热致迁移力的作用下从高温处迁移至低温处而被分离。在实验室内，应用此原理已制成热沉降器来采样分析，但尚未运用到工业生产中。 XXX图文设计 本文档文字均可以自由修改第三章非均相物系的分离练习题
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