第三章非均相物系分离掌握重力沉降的基本原理、典型设备及应用；了解过滤的基本操作过程、典型的设备，熟练掌握恒压过滤的操作及计算；1非均相混合物的概念：相界面、混合物分类：固体非均相、气体非均相和液体非均相混合物基本概念：分散相和连续相目的：获得产品，回收再利用，环保的需求等方法：主要的物理分离方法是沉降与过滤23.1重力沉降一、沉降速度颗粒受力分析：以球形颗粒为研究对象Fd1重力：F=pd3rgg6ppFb流体对颗粒的浮力：1F=pd3rgb6p颗粒运动后流体对颗粒的阻力：仿照管内流体流动阻力的计算ru2FgF=xAdP23du由动量定理：F=F-F-F=mgbddtpppru2pdud3rg-d3rg-xd2=d3r6pp6p4p26ppdt颗粒在流体内作重力沉降运动的过程将经历先加速后匀速的运动，其最终的速度称重力沉降速度，且颗粒的加速运动过程很短，一般情况下不予考虑。dupppru2当=0时，u＝u，则：d3rg-d3rg-xd2t=0dtt6pp6p4p24gd(r-r)整理得u=ppt3rx4æduρöçp÷球形颗粒的阻力系数ξ是颗粒雷诺数Reç=÷的函èμø数，教材P89页的ξ与Re的关系曲线是由球形颗粒做实验得出的。曲线分三个区：24x=(1)层流区：10­4＜Re＜1，Re18.53(2)过渡区：1＜Re＜10，x=0.6Re(3)湍流区：103＜Re＜2×105，x=0.445ξ6将用沉降速度ut表示的颗粒雷诺数Re代入层流区沉降速度公式中：dur24ptx=Ret=mRed2(r-r)gu=ppt18m即层流区沉降速度计算式，也称斯托克斯（Stokes）公式，用于计算颗粒在流体中作自由沉降运动的层流沉降速度计算式。另外，还有艾仑（Allen）公式和牛顿（Neton）公式分别计算自由沉降过程中过渡区和湍流区的沉降速度。7比较分析颗粒的自由沉降速度计算式可知，沉降速度与颗粒和流体的密度差成比例关系，与颗粒的直径成平方关系。不同密度的颗粒，沉降速度不同；不同粒径的颗粒，沉降速度也不同。这是利用重力沉降分离非均相混合物的根本原因。8ut的计算方法：试差法（先假设颗粒的沉降类型，计算ut值，然后将ut代入颗粒雷诺数验算是否与假设相符）例用试差法求直径为40μm的球形颗粒在30℃大气中的自由沉降速。已知固体颗粒密度为2600kg/m3，大气压强为0.1MPa。解：设沉降属于层流，应用斯托克斯公式计算。30℃，0.1MPa下空气的密度ρ＝1.165kg/m3，空气的粘度μ＝1.86×10­5·Pa·s，则：(40´10-6)2´9.81´(2600-1.165)ut=18´1.86´10-5=0.12m/s校核流型-6-4rdput40´10´0.12´1.16510＜Ret===0.3＜1m1.86´10-5故初始假设正确，沉降速度为0.12m/s。9影响沉降速度的因素：1）颗粒形状；2）干扰沉降：颗粒间彼此影响的沉降过程；3）壁效应影响：当颗粒的直径较大时，在近壁处的沉降将受到明显的影响，经验值为β＝dp/D。4）流体分子运动的影响：当颗粒的直径太小时，颗粒的沉降还会受到流体分子间碰撞的影响。10二、典型重力沉降设备Ø降尘室1、结构：11122、工作原理：层流流动的气态非均相物系沿水平运动，固体颗粒则作平抛运动，即水平方向随气体一起运动，竖直方向则作沉降运动，如果颗粒在降尘室的停留时间（水平运动的时间τ）大于颗粒从室顶到出口下侧边缘所在的水平面所需的时间τt，即τ>τt，则颗粒必将留在降尘室，从而实现了物系的分离（固体颗粒和气体的分离）。13沉降分离条件L停留时间：q=uH沉降时间：qt=utW分离条件：q≥qtLHL即≥或u≤utuutH142.生产能力qV——降尘室所处理含尘气体的体积流量qq=WHuu=VVWHW\qV≤LWut结论：降尘室的生产能力只与沉降面积WL及颗粒沉降速度ut有关，而与高度H无关。15降尘室的工作能力与其高度无关，只与降尘室的底面积（wL）有关，所以降尘室宜设计成扁平状。但气态非均相物系在降尘室中的流动以层流为好，且降尘室的高度也不宜太低。经验参考值：多数颗粒的分离可取u<3m/s，较易扬起的尘粒则取u<1m/s。因降尘室体积庞大，分离效率低，一般常用来进行预除尘，分