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1、第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 第三章 学习指导1.学习目的 通过本章的学习，掌握沉降和过滤这两种机械分离操作的原理，了解过程计算、典型设备的结构与特性，能够根据生产工艺要求，合理选择设备类型和尺寸。2.学习内容 a 沉降分离（包括重力沉降和离心沉降）的原理、沉降速率计算、旋风分离器的结构及工作原理。b 过滤操作的原理、过滤基本方程式推导的思路，恒压过滤的计算、过滤常数的测定。第一节 概述1.均相物系与非均相物系2.分散相与分散介质3.非均相物系的分离依据：分散质与分散介质之间物性的差异，如密度，颗粒粒径等。4.非均相物系的机械分离方式5.非均相物系分离的目的第二节 重力沉降1
2、.颗粒与颗粒群的特性2.球形颗粒的自由沉降3.阻力系数4.影响沉降速度的因素5.沉降速度的计算6.沉降设备 重力沉降是利用流体中的固体颗粒受地球吸引力场的作用而发生的沉降过程一、颗粒和颗粒群的特性（一）颗粒的大小和形状 1.球形颗粒 2.非球形颗粒 3.形状系数（二）颗粒群的特性 1.粒度分布 2.颗粒的平均粒径（三）粒子的密度 二、球形颗粒的自由沉降 自由沉降：任一颗粒的沉降不因流体中存在其它颗粒而受干扰。即颗粒彼此间相互独立，互不影响。它发生在流体中颗粒稀疏的情况中。颗粒的受力分析：根据牛顿第二运动定律，颗粒所受三个力的合力应等于颗粒的质量与加速度的乘积，即 沉降速度沉降速度三、阻力系数根
3、据阻力随颗粒雷诺数变化的规律，可分为三个区域：滞流区或斯托克斯定律区（)过渡区或艾仑定律区（1Ret103）湍流区或牛顿定律区（103Ret2105）几种s值下的阻力系数与雷诺数与雷诺数ReRet t的关系曲线的关系曲线如图如图所示所示 将阻力系数的计算式代入，得到不同颗粒雷诺数范围内ut的计算式：滞流区或斯托克斯定律区（10-4Ret1)过渡区或艾仑定律区（1Ret103）湍流区或牛顿定律区（103Ret1%）的场合。深床过滤 固体颗粒并不形成滤饼，而是沉积于较厚的粒状对滤介质床层内部的过滤操作。深床过滤主要用于净化含固量很少（0.1%）流体，如水净化等。过滤的操作过滤操作分为间歇式与连续式
4、。根据过滤推动力的方式，又有加压过滤、真空过滤和离心过滤 三、过滤基本方程式1.过滤速率过滤速度单位时间获得的滤液体积。单位过滤面积上的过滤速率 若过滤过程中其他因素维持不变，则由于滤饼厚度不断增加过滤速度会逐渐变小。任一瞬间的过滤速度应写成如下形式2.过滤阻力滤饼阻力介质阻力过滤总阻力 为方便起见，假设过滤介质对滤液流动的阻力相当于厚度为Le的滤饼层的阻力，即 则上式可写为：3.过滤基本方程式不可压缩滤饼可压缩滤饼四、过滤常数的测定1.恒压下过滤常数有：K、qe、e将恒压过滤方程式微分得 即在恒压过滤条件下，/q 与 q 的函数关系是以 1/K 为斜率、2qe/K 为截距的直线，实验测得不同时刻单位过滤面积的累积滤液量 q，即可由上式回归出 K 和 qe。2.压缩性指数s的测定由过滤常数 K 的定义式两边取对数得 K-p为直线方程，斜率为(1-s)、截距为2K。在不同压差 p 下进行恒压过滤实验，求得一系列与之对应的过滤常数 K，再通过上式回归出滤饼常数 K 和压缩指数 s。五、提高过滤生产能力的措施n 增大过滤面积n 提高转速n 缩短辅助操作时间n 改善过滤特性以提高过滤和洗涤速率