非均相物系的分离VIP专享VIP免费

非均相物系的分离第一节概述非均相物系包括气固系统(空气中的尘埃)、液固系统(液体中的固体颗粒)、气液系统(气体中的液滴)、液液系统(乳浊液中的微滴)等。其中尘埃、固体颗粒、气泡和微滴等统称为分散物质(或称分散相)，而非均相物系中的气体、液体称为分散介质(或称连续相)。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(两相的密度不同)，故可用机械方法将两相分离。利用两相密度差进行分离时，必须使分散相与连续相间产生相对运动，故分离非均相物系的单元操作遵循流体流动的基本规律。非均相物系的分离主要用于：1回收有用物质；2净化分散介质；3除去废液、废气中的有害物质，满足环境保护的要求。第二节重力沉降一、沉降速度在重力场中，借连续相与分散相的密度差异使两相分离的过程，称为重力沉降。1、球形颗粒的自由沉降若固体颗粒在沉降过程中，不因流体中其它颗粒的存在而受到干扰的沉降过程，称为自由沉降。表面光滑的球形颗粒在静止流体中沉降时，由于颗粒的密度ρs大于流体的密度ρ，所以颗粒受重力作用向下沉降，即与颗粒与流体产生相对运动。在沉降中，颗粒所受到的作用力有重力、浮力和阻力。开始时，颗粒为加速运动，随着颗粒沉降速度的增大，阻力亦增大，当颗粒受力达平衡时，颗粒即开始作匀速沉降，对应的沉降速度为一定值，称该速度为沉降速度或终端速度，以ut表示，其计算式为ut2、阻力系数ζ4dg(s)3阻力系数ζ是流体与颗粒相对运动时的雷诺数准Ret的函数，即ζ=f(Ret)Retdui阻力系数ζ与Ret的关系由实验测定，结果如图3-2所示。图中曲线按Ret值可分成四个区，即(1)层流区，Ret≤2(又称斯托克斯区)(2)过渡区，2＜Ret＜10324Ret18.5Ret0.6(3)湍流区，103＜Ret＜2×105ζ=0.44对应各区沉降速度ui的计算公式如下：(1)层流区d2(s)gui18(2)过渡区ui0.27d(s)gRet0.6(3)湍流区ui1.74d(s)g3、沉降速度的计算计算沉降速度ui时，为选用计算公式，应先判断流动类型，即先算出Ret值，计算Ret时需已知ui，而ui是待求量，故需用试差法求解。试差过程为：先假设流动类型(层流、过渡流或湍流)，选用相应的ui计算式计算出ui，用此ui计算Ret，再检验假设的流型是否正确，如果计算结果与假设不符，则应重新假设、计算，直至计算结果与假设一致为止。二、影响沉降速度的其它因素1.颗粒形状颗粒形状与流动阻力密切相关。由于生产中所遇到的颗粒形状各异，至目前为止尚没有可用于计算各种形状颗粒的沉降速度计算式，故仍采用球形颗粒的沉降速度计算式，但应将式中及Ret中的颗粒d直径用当量直径de代替，deVp61/32.壁面效应是指容器的壁对颗粒沉降的阻滞作用，使颗粒沉降速度小于自由沉降时的沉降速度。3.干扰沉降是指由于沉降系统中的颗粒数量较多，在沉降过程中颗粒之间相互影响，而使颗粒不能正常沉降，称为干扰沉降。三、重力沉降设备（一）降尘室借重力沉降的设备称为降尘室。降尘室的长、高、宽分别为L、H、b，气体的速度为u，颗粒的沉降速度为ut。气体在降尘室内的停留时间为θ气体进口气体出口VutHLuBVLuHut颗粒沉降所需时间为θ΄´保证颗粒能被沉降下来，需则LHuut降尘室的生产能力为Vs=uHb≦utLb含尘气体中的固体颗粒，凡是能满足ut=Hu/L式的条件可被100%除去。用上式计算出的颗粒直径称为临界直径，以dpc表示。与临界直径dpc相对应的沉降速度称为临界沉降速度，dpc或V18s(s)gAdpc18utc(s)g当upc和dpc一定时，降尘室的生产能力Vs与降尘室的底面积A成正比，与高度H无关，故降尘室多制成扁平形。为提高其生产能力，可制成多层降尘室。降尘室适于分离粒径大于75μm的尘粒，亦可作为预分离设备。（二）沉降槽借重力沉降分离悬浮液的设备称为沉降槽或增稠器。悬浮液通过沉降槽后可分离成清液和沉渣。沉降槽适于处理颗粒不太小、浓度不高，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等优点，其缺点是设备庞大、占地面积大、分离效率较低等。学习重力沉降时应注意以下几个问题：(1)沉降速度是当颗粒在流体...