化工原理-3章非均相混合物的分离第三章非均相混合物的分离自然界的混合物第一节概述分散相（分散物质）→分散状态的物质一、非均相物系的分离在工业生产中的应用净化连续相环境保护和安全生产大家学习辛苦了，还是要坚持二、非均相物系的分离方法→机械分离2.沉降是在外力作用下使颗粒相对于流体(静止或运动)运动而实现分离的过程。3.2.1球形颗粒的自由沉降自由沉降：颗粒不受其他颗粒的干扰及器壁的影响，在静止的流体中的沉降过程。重力Fg此时颗粒做匀速沉降，其速度也是最大沉降速度ut阻力系数与Ret关系图阻力系数一般由实验测定：相应各区的颗粒沉降速度为：滞流区－称为斯托克斯公式过渡区－称为艾伦公式或湍流区-称为牛顿公式【例题3-1】：计算直径为95m，密度为3000kg/m3的固体颗粒分别在20℃的空气和水中的自由沉降速度。(1)降尘室颗粒沉降的同时并随气体运动降尘室的生产能力：降尘室单位时间所处理的含尘气体的体积流量。符号：qv。——降尘室使颗粒沉降的条件处理悬浮液的重力沉降设备，称为沉降器或增浓器。沉降器可分间歇式、半连续式和连续式三种。大的沉降槽直径可达10～100m、深2.5～4m。它一般用于大流量、低浓度悬浮液的处理。沉降槽处理后的沉渣中还含有大约50%的液体，必要时再用过滤机等作进一步处理。对于含有颗粒直径小于1μm的液体，一般称为溶胶，由于颗粒直径小较难分离。为使小颗粒增大，常加絮凝剂使小粒子变成大粒子。例如，河水净化加明矾[KAl(SO4)2·l2H2O],使水中细小污物沉降。常用的电解质，除了明矾还有三氧化铝、绿矾、三氯化铁等。一般用量为40～200mg/kg。近年来，已研究出某些高分子絮凝剂。3.3.1离心沉降速率ur当三个力达到平衡时：Fc-Fb-Fd=0颗粒在径向上相对于流体的运动速度ur便是此位置上的离心沉降速度。旋风分离器的构造和操作原理特点：旋风分离器构造简单，分离效率较高，操作不受温度、压强的限制，分离因数约为5～2500，一般可分离气体中5～75μm直径的粒子。(2)旋风分离器的主要性能参数临界直径、分离效率、压力降和气体处理量是旋风分离器的主要性能参数，是选型和操作控制的依据，也是评价旋风分离器性能好坏的主要指标。①临界粒径即旋风分离器能够分离出最小颗粒的直径。临界粒径的大小是判断旋风分离器分离效率高低的重要依据。临界粒径的计算式为②分离效率旋风分离器的分离效率通常有两种表示方法，即总效率粒级效率C1、C2—旋风分离器进出口气体含尘的浓度，g/m3；C1i、C2i—进出口气体含尘的粒径在段范围内颗粒的浓度，g/m3；xi——第i段粒径范围内颗粒占全部颗粒的质量分数。③压力降旋风分离器的压力降是评价其性能的重要指标。压力降产生的主要原因，是由于气体经过器内时的膨胀、压缩、旋转、转向及对器壁的摩擦而消耗大量的能量。气体通过旋风分离器的压力降应尽可能小，分离设备压力降的大小是决定分离过程能耗和合理选择风机的依据。旋风分离器构造简单紧凑、无运动件，操作不受温度、压强的限制，价格低廉、性能稳定，分离因数约为5～2500，分离效率较高，一般可分离气体中5～75μm直径的粒子。故广泛应用于多种工业部门。3.3.3旋液分离器3.3.4离心沉降机转鼓上无孔，混悬液或乳浊液被转鼓带动高速旋转时,密度较大的物相向转鼓内壁沉降,密度较小的物相趋向旋转中心而使两相分离。第四节过滤真空过滤机思考：过滤推动力：适用于：生产量大而悬浮颗粒粒径小或是粘软的絮状物。Kitagawa.S.J.Am.Chem.Soc,2007,129,2607.过滤介质：多孔性介质其作用：a.截留颗粒，使滤液通过b.支撑滤饼工业常用过滤介质种类：织物介质、多孔性固体介质、颗粒状介质和微孔滤膜等。①织物介质—滤布、筛网，截留的粒径5μm以上，工业应用广泛②多孔固体介质—具有微细孔道的固体，截留粒径1～3μm的微细粒子④微孔滤膜：由高分子材料制成的薄膜状多孔介质。适用于滤除0.02～10μm的混悬微粒。（1）滤饼的压缩性（2）助滤剂助滤剂—具有一定刚性的颗粒或纤维状的固体。加入助滤剂可减少可压缩滤饼的流动阻力，提高滤饼的刚性和孔隙率加入方法用洗涤液（通常为清水）进行滤饼洗涤，以回收滤饼中残存的滤液或除去其杂质。实际流速u∝过滤速度dV/(A·dτ)，流道长l∝滤饼厚度L，孔道的平均直径d难以测量，故引入比例系数r，将这些因素统统并入比例系数r内，则：说明：二、滤饼的比阻r：过滤介质层：认为介质产生的阻力与厚度为Le的滤饼层产生的阻力相等，引入过滤介质的当量滤饼厚度Le，则过滤介质的阻力=rμLe/A定义饼液比：恒压过滤：一般由保持恒压的压缩气体提供推动力恒速