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1、单元三 非均相混合物的分离,内蒙古化工职业学院,均相混合物1、混合物 非均相混合物:有两种相态(有明显的相界面,性质不均匀)气-固物系:含尘气体;2、非均相混合物 液-液物系:乳浊液;液-固物系:悬浮液;连续相（分散介质）、分散相（分散物质）,内蒙古化工职业学院,3、分离目的,（1）回收有用物质（2）净化物料（3）环境保护4、分离方法 沉降机械法 过滤,内蒙古化工职业学院,第一节 沉 降,重力沉降沉降 离心沉降一、重力沉降1、球形颗粒的自由沉降（1）自由沉降：不受其它颗粒和器壁的影响。（2）自由沉降速度,内蒙古化工职业学院,经过受力分析：,根据牛顿第二定律：,内蒙古化工职业学院,颗粒的沉降过程
2、分为两个阶段加速阶段：u=0,Fd=0,a=amax u，fd，a等速阶段：u=ut时，Fd=Fg-Fb，a=0,内蒙古化工职业学院,2、阻力系数:,实验测得:(1)层流区(10-4Ret2)(2)过渡区(2Ret103)(3)湍流区(103Ret2105)3、沉降速度的计算(1)层流区：斯托克斯公式,内蒙古化工职业学院,（2）过渡区,（3）湍流区注：计算时先假设沉降所在区域，后利用公式进行计算，最后再进行判断假设是否成立，如成立计算结果有效；如不成立，则重新进行假设重新计算，直到判断成立。,内蒙古化工职业学院,4、实际重力沉降速度,（1）颗粒形状 当量直径：球 形 度:（2）干扰沉降（3）绝
3、对速度,内蒙古化工职业学院,二、离心沉降,1、离心沉降：利用离心力的作用使固体颗粒迅 速沉降的操作。2、离心加速度3、离心沉降速度（受力分析）,内蒙古化工职业学院,注：及沉降速度仍可以按重力沉降方法计算。,4、离心分离因数Kc值一般在102105之间，其大小反映了离心沉降设备的效能为重力沉降设备的倍数，是离心分离设备性能的一项重要指标。提高离心分离因数的方法：提高转速、设备直径。5、颗粒运动的绝对速度up;,内蒙古化工职业学院,三、沉降分离设备,1、沉降分离设备的指标（1）基本要求:tr ts停留时间沉降时间（2）分离性能指标总效率：沉降下来的颗粒的重量与颗粒总重量的比值。粒级分离效率i：在一
4、定粒径颗粒的总量中，被分 离的部分所占的质量百分数。临界直径dpc:粒级效率100%时的颗粒直径。,内蒙古化工职业学院,最大生产能力：规定了临界粒径后设备的处理量。,二、重力沉降设备、降尘室 含尘气体的处理量降尘室的处理量与降尘室的高度无关。,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,2、连续沉降槽（澄清器，增稠器，浓缩器）,（1）结构（2）适用于大流量、低浓度的悬浮液的分离。,内蒙古化工职业学院,三、离心沉降设备,1、旋风分离器 是判断旋风分离器分离效率高低的重要依据。临界粒径：5-75m的粒子。特点：结构简单，价格低廉，性能稳定；,内蒙古化工职业学院,2、旋液分离器,旋风分离器相比，旋液分离
5、器的特点是(1)形状细长，直径小，圆锥部分长，以利于颗粒的分离；(2)中心经常有一个处于负压的气柱，有利于提高分离效果。旋液分离器中颗粒沿壁面高速运动，磨损严重，一般采用耐磨材料制造。,内蒙古化工职业学院,3、沉降离心机,（1）工作原理：利用机械带动液体旋转，分离非 均相混合物的设备。（2）种类：立式、卧式；间歇式、连续式；人工卸料式、螺旋卸料式、刮刀卸料式。（3）管式分离机、螺旋卸料沉降离心机,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,第二节 过 滤,过滤：在推动力的作用下，使液-固或气-固混合物 中的流体通过多孔性介质，固体颗粒被截留，实现固体与流体分离的操作。一、概述1、滤饼过滤与深层过滤
6、2、过滤介质：使流体透过而截留固体的可渗透性材料。（1）砂粒、无烟煤、活性炭、金属网、滤布 深层过滤 饼层过滤,内蒙古化工职业学院,（2）选择过滤介质的依据：,分离要求；悬浮液特性；操作条件；过滤设备的类型；3、过滤的推动力 重力、离心力和压强差。加压过滤和真空过滤；恒速过滤与恒压过滤；,内蒙古化工职业学院,4、过滤基本参数,（1）处理量（2）生产能力：单位时间内得到的滤液的体积，m3滤液/h；（3）生产率G：单位时间、单位面积内过滤出的干 固体质量，kg干固体/(m2.s)；（4）过滤面积A（5）悬浮液固相浓度c:单位体积悬浮液中含有的 固体颗粒的总体积。,内蒙古化工职业学院,（6）滤饼含液
7、量:滤饼中所含液体的质量分数。,（7）滤饼与滤液的体积比：m3滤饼/m3滤液；（8）过滤速率:单位时间内获得的滤液的体 积，m3滤液/s;（9）过滤速度：单位时间内单位过滤面积上得到的滤液的体积，m3滤液/(m2.s);,内蒙古化工职业学院,5、滤饼的可压缩性,可压缩滤饼:助滤剂滤饼 不可压缩滤饼6、滤饼的洗涤例题：P112。,内蒙古化工职业学院,二、恒压过滤,1、过滤的基本方程流动模型：液体在圆管内的层（滞）流流动。哈根泊谡叶公式：（1）空隙率：单位体积床层中的空隙体积，m3/m3；（2）滤液的流速：,内蒙古化工职业学院,（3）滤液通过滤饼的流动可看成是液体以速度u通过长度为L（滤饼厚度）、
8、直径为d0的并联管路的流动。,（4）滤液通过过滤介质的流动阻力可折合为以流速u流过厚度为Le（当量滤饼厚度）的滤饼的阻力。,内蒙古化工职业学院,其中：滤饼的比阻，m2；由于滤饼厚度随时间变化，则：过滤基本方程,内蒙古化工职业学院,对于可压缩滤饼：,s：滤饼的压缩性指数，间；（对于不可压缩滤饼，s0）r0：单位压强差下滤饼的比阻，m2;、恒压过滤方程,内蒙古化工职业学院,令：恒压过滤方程其中：、qe由实验测定。,内蒙古化工职业学院,当滤饼阻力远大于过滤介质的阻力时，e、qe可被忽略。,、过滤常数、e、qe的测定（略）例题：115。,内蒙古化工职业学院,三、过滤设备,1、板框压滤机（1）结构：机头
9、、滤框、滤板、尾板和压紧装置。（2）工作原理：,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,（3）生产能力：单位时间得到的滤液量。,（4）排液方式：明流、暗流；,内蒙古化工职业学院,（5）特点：,优点：构造简单，过滤面积大，过滤压力高，操作 灵活；缺点：间歇操作，劳动强度大，效率低；（6）例题（略）,内蒙古化工职业学院,2、转筒真空过滤机,（1）结构：转鼓、分配头；（2）工作原理：（3）生产能力：浸没度：转鼓浸入液面以下面积占整个 转鼓面积的百分率。过滤时间：（注：n为转鼓每分钟转数）,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,m3/h；若过滤介质阻力可忽略，则：（4）特点：连续
10、操作，处理量大，成本高，过滤 速度低,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,3、过滤离心机,（1）种类：三足式、卧式刮刀卸料式、离心卸料 式等；（2）操作过程：过滤、洗涤、甩干、卸料、洗网（3）操作特点：操作时间可随意控制，分离1m以上的颗粒，生产能力大，但不易保持颗粒形状的完整。,内蒙古化工职业学院,第三节 分离设备的选择,一、气固分离降尘室：50 m以上；用于含尘气体的预分离；旋风分离器：5 m以上；非粘性、非纤维状固体；湿式除尘器：1m以上；除粉尘，非水硬性固体；袋滤器：0.1 m以上；气体的净化或干粉的回收；电除尘器：0.01m以上；效率高，处理能力大；,内蒙古化工职业学院,二、液固分离,1、获得固体产品：增浓：沉降槽，旋液分离器，沉降离心机；过滤：过滤离心机，板框压滤机；2、澄清液体普通要求：连续沉降槽、过滤机；澄清要求高：深层过滤；,
