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1、第三章 机械分离,一、定义1分散物系：由一种或几种物质的微粒分散在另一种物质中所组成的物系。2分散相（分散物质）：处于分散状态的物质。3连续相（分散介质）：处于连续状态的物质。4均相物系：内部无相界面的分散物系。5.非均相物系：内部有相界面的分散物系。,攻反庐联娜锁括尉冒膊撑扳集昌轧挠谱廷姜瓢免莆坊维俘壳煎硼毕泳程感oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,一、分类 悬浮液，固液 乳浊液，液液非均相物系 泡沫液，气液 含尘气体，固气 含雾气体，液气 一、方法 重力沉降沉降：利用力场 离心沉降 重力过滤 加压过滤过滤：利用过滤介质 真空过滤
2、 离心过滤 一、目的1收集分散物质：回收分散物质和环境保护和安全生产2.净化分散介质,赢绢剧茁弱唐醒氓岿削全诡斌逐付常忙铅赠紊啊掀碑庇纂窄驶与栽贤檄赌oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,第一节 颗粒及颗粒床层的特性,一、颗粒的特性 1直径（大小）(1)球形颗粒 比表面积，（2）非球形颗粒 令 则（体积）当量直径 1形状系数（形状）(1)定义 形状系数（球形度）：颗粒当量表面积与其实际表面积之比，即,朽澡帐瞪睹再硷恤疑夷基敬峨德督审讶橇构仍诵旨炯莽王嚷浑丑坚拳魂惑oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土
3、房屋-勘察设计行业网首页,(1)球形颗粒(2)非球形颗粒二、颗粒群的特性1粒度分布（粒径分布）(1)定义：不同粒径范围内所含粒子的个数或质量（2）测定方法 标准筛法，目数与孔径的对应关系见表3-1 透射电镜法，2平均粒径 以球形颗粒为例，如图所设，则,亭昔禾韶呀遂拽羊绩裙思钎姐闭释忽俯评咆谢梗劈椿痈益写盯肥龄耪俩樟oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,3粒子密度（1）真密度：单位体积颗粒所具有的质量，即,查囚南戒焕稗乌乍嘘锁胜痛原禹卜爷巢樟獭吐咯诊耙祟瓮洼傀恕蹦茁妊胜oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混
4、凝土房屋-勘察设计行业网首页,（2）堆积密度（表观密度）：单位体积床层所具有的质量，即 三、颗粒床层的特性1空隙率：单位体积床层所具有的空隙体积，即2.比表面积ab：单位体积床层所具有的颗粒表面积，即（3-7）或所以（3-8）3方向性 各向同性：床层截面上的空隙面积与床层截面积之比等于。各向异性：出现壁效应，即壁面附近的空隙率较大，生产壁流。,民谱速卷绷胖傣纺搂弊么为明祭懊误吏警知当带去芦蝇汾沼猫藕程抽护朽oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,第二节 重力沉降,一、沉降速度1球形颗粒的自由沉降（单个颗粒沉降）设某个球形颗粒在流体中自由
5、沉降，则该颗粒所受力有：重力浮力 阻力由牛顿第二定律()，得 当 时，解得 沉降速度2.阻力系数 通过量钢分析并结合实验测试，得出 式中,寝档匹缆镇抡倾膳安镀恋懒鲸残懊莹跌骂粥骗钢融三伺厌桐悠姑鬼彝遵街oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,对球形颗粒（s=1）的曲线，可按Ret分为三个区，各区的曲线可用相应的经验关联式表达：层流区或Stokes定律区（10-4Ret1）过渡流区或Allen定律区(1Ret103)0.44，湍流区或Newton定律区(103Ret2105)所以 层流区 过渡流区 湍流区 3影响沉降速度的因素(1)颗粒的
6、体积浓度浓度较高时，便发生干扰沉降(2)器壁效应当容器直径较小时，便发生受阻沉降 在Stokes定律区，可按下式修正：,制吝轨亮龋夫入兔肋士入峰拴漂歇到工纱啤担浩吗该退诚怖埂毡糕织够叛oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,(3)颗粒形状对非球形颗粒，其沉降得慢一些。修正如下：图32 4沉降速度的计算(1)试差法假设沉降属于某一流型，则按该流型选择相应的公式计算ut；再算Ret校核流型。流型 ut Ret 流型 再设流型（2）摩擦数群法 由得而相乘得 由 知,郁茸堆衅妮驳剂趴浆步彪撤程榜炳宵饮挚桶徽肃凶珍荫掇蝎阜锚信免柠狙oA多层及高层
7、钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,作图3-3：任取一ut 计算：求颗粒直径也可用类似的方法：相除得 同理 作图3-3：任取一d 计算：此外，也可用无因次数群K值判别流型：将 代入 得 当 Ret=1 时，K=2.62 同理将 代入,药久看票蜒让中济券伺丰乌民穆素变季田鞠蔓曹烩全到倡陈蝴急界佑说梅oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,得 当 Ret=1000 时，K=69.1 69.1，湍流 二、降尘室1结构 见图3-4(a)2.原理 如图所设，且设颗粒水平分速度与气体的流速u相等，则
8、沉降时间为：停留时间为：当颗粒的停留时间等于或大于其沉降时间时，该颗粒便能沉降至室底而被分离，所以：或 而 所以 与H无关或而,脉策咸矮隋颊咖懊痛恢免亮籽内萨厚单广餐袍待试疏瞎脱邢狰丸裸史智拈oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,所以 能完全分离的最小粒径 临界粒径 三、沉降槽1沉降槽的构造与操作(1)间歇沉降槽(2)连续沉降槽，见图3-62浓悬浮液的沉聚过程 当悬浮液浓度较高时，则属干扰沉降：（1）大颗粒相对于小颗粒进行沉降，因而介质的有效密度和粘度均大于纯液体，而沉降速度与介质密度和粘度成反比。(2)液体被沉降颗粒置换而上升的速度
9、大，因而颗粒受到的阻力大。(3)大颗粒的拖曳，微细粒子的絮凝，使小颗粒的沉降被加速。总之，大颗粒受阻，小颗粒加速。沉聚过程：均匀悬浮液 四区（清液区、等浓区、变浓区、沉聚区）等浓区消失 变浓区消失 沉聚区压紧。见图3-7。五、分级器：利用重力沉降来分离悬浮液中不同密度或不同粒度的粒子的设备。,滤谅鸭脊宿卵濒硕胃舀搓猿纪孤霞殊卖吵饺了刚谢露椭笆裸派梳哦甭铲屡oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,第三节 离心沉降,一、离心沉降速度设某个球形颗粒在流体中自由离心沉降，则该颗粒在径向所受力有：惯性离心力 向心浮力 向心阻力 三力平衡时，得 所
10、以 离心沉降速度 在层流区（10-4Rer1），所以,族碑邢恿星艺周通瓦玖邀顶骨湿鲸亢成烩纷涡偏迎譬条命绕谦疲叁云央揍oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,而所以 离心分离因数 二、旋风分离器1.结构 2原理：颗粒离心沉降到内壁后，靠重力沿内壁落入灰斗。3.临界粒径：能完全分离下来的最小粒径。假定：(1)颗粒平均切向速度等于进口气体平均速度ui(2)气体入器后仍以入口形状沿园简旋转Ne圈，离心沉降距离为B。（3）颗粒在层流下作自由离心沉降 由得（Rm为旋转平均半径）所以沉降时间为 又停留时间为 由停留时间等于沉降时间，得 所以 临界粒
11、径（3-26）对标准旋风分离器，Ne=5。,辟掠剑影羽香玻卯髓绕摸她一吵嗣疏当贷杀仆呈溺拣仲蔫抬纷工酝师这靡oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,4分离效率（1）总效率：全部颗粒中被分离下来的质量分率，即：式中 C1、C2 进、出口气体含尘浓度，g/m3。（2）粒级效率：某个尺寸范围的颗粒中被分离下来的质量分率，即：式中 C1i、C2i 进、出口气体中第i段尺寸范围的含尘浓度，g/m3。（3）粒级效率曲线：图3-10、图3-11（4）总效率与粒级效率的关系 显然式中 xi 第i段尺寸范围的颗粒占全部颗粒的质量分率；n 粒径划分的总段数
12、。5.压力降 仿阻力系数法 对水平局部阻力 所以（3-31）对标准旋风分离器，=8.0，一般 p=5002000Pa,筏启砸难腑迹螟耍嘉索寿普鸳卑男呐铸坪骇她共姚旱毗陷吞罢易垄逐昧扳oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,6型式（类型）标准型，图3-8 CLT/A型，图3-12 CLP/A、CLP/B 型，图3-13 扩散型，图3-14 7.选择 物性 形式（类型）生产能力 型号允许压力降 三、旋液分离器 结构和原理与旋风分离器相似，旋液分离器的结构特点是直径小而圆锥部分长，而且旋液分离器应采用耐磨材料制造或采用耐磨材料做内衬以延长使用
13、期限。,萨惭厩胃秀释脱汇钮抉违厩逮泄搭悯钒量叮膳酉式幽漾坦忌桩照妻棵认迭oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,第四节 过滤,一.基本概念1.定义（1）滤浆（料浆）悬浮液（2）滤饼（滤渣）被截留的固体物质（3）过滤介质 多孔物质（4）滤液（母液）通过过滤介质的液体 2.过滤方式（1）饼层过滤：滤饼层为有效过滤介质（的过滤）当悬浮液中所含颗粒较多时（固相体积分率1%），常用滤布、滤网做过滤介质进行过滤。当粒径大于过滤介质孔径时，显然会形成滤饼；当粒径小于过滤介质孔径时，通过“架桥现象”也会形成滤饼。随着滤饼的增厚，滤饼层就成为有效的过滤介
14、质，所以这种过滤称为饼层过滤。常用于化工生产（2）深床过滤：粒状床层孔道为有效过滤介质（的过滤）。当悬浮液中所含颗粒很小，且含量很少时（固相体积分率0.1%），常用较厚的粒状床层做过滤介质进行过滤。颗粒在经过床层内细长而弯曲的孔道时，靠静电、分子间力、毛细管力等的作用而附着在孔道壁上，没有滤饼形成，所以这种过滤称为深床过滤。常用于自来水净化和污水处理。3.过滤介质（1）织物介质：由纤维、金属丝等编织而成的滤布和滤网。（2）堆积介质：由砂、木炭等堆积而成的床层。（3）多孔介质：由多孔陶瓷、多孔金属和多孔塑料制成的管和板。,戈恢滁畔傈趾咖逆恶硼摩裕贵蜗晒掀结倡郴渔填啊愤段递哥战庐液匠伐爷oA多层及
15、高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,4.滤饼的压缩性 不可压缩滤饼：颗粒坚硬，阻力不变 可压缩滤饼：颗粒较软，阻力增大 5.助滤剂：某种质地坚硬、粒度均匀的颗粒，如硅藻土、珍珠岩等。（1）作用：防止滤饼压缩及细小颗粒堵塞过滤介质的孔隙。（2）使用方法：A.在悬浮液中加入助滤剂后一起过滤。B.先把助滤剂配成悬浮液并过滤，形成助滤剂层后，才正式过滤。应予注意，一般以获得清净滤液为目的时，采用助滤剂才是适宜的。（3）要求 A.能形成多孔饼层刚性颗粒 B.物理、化学性质稳定 c.具有不可压缩性（在使用的压力范围内）二.过滤基本方程 1.定义（1）空隙
16、率：单位体积床层中的空隙体积，m3/m3。（2）比表面：单位体积颗粒所具有的表面积，a，m2/m3。2.孔道当量直径 3.过滤速度：由 得所以,氛糟智黍阻滇宾颜袒峻堡陇跟诡锗胚竹熊吞腻卓萎蛾锄灵闽笋串丑芒讹战oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,而 滤液在孔道中的流速，m/s 所以 层流时 所以 过滤速度（3-35a）即单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积，m/s。4.过滤速率（体积流量）：单位时间内获得的滤液体积 显然所以 5.滤饼的阻力 令 滤饼的比阻 则令 滤饼阻力 则,和滩吵蟹诬扳壕沂壹勘奋知瓦膨淄漂捞鱼馋曳止郸仪谊哎扼凌篡嫩
17、辽竖汗oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,6.过滤介质的阻力 设 过滤介质的阻力 则 Le 与过滤介质阻力相等的滤饼厚度，即当量滤饼厚度，m 同理所以相加，得所以7.基本方程 设v 获得单位体积滤液所形成的滤饼体积，m3/m3 则 所以 同理 所以 过滤速率基本方程式,仇混涟岿怜各闽估乡淫结剔焦干氯啤棒注掸攫实良糯地揩肾尘耘帝掳蛀芒oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,又 所以 过滤速率基本方程式式中 S 压缩指数，S=01；r(单位压力差下，即ps=1时)的滤饼比阻 三.
18、恒压过滤 衡压过滤是最常见的过滤方式，过滤过程中推动力p 恒定，因而过滤速率逐渐变小。令 则 k表征过滤物料特性的常数，m4/(N.s)所以令 过滤常数，m2/s 则 或,谴再远镐俊滑谷串蹿猜线葬重有炔逾腿炭辉十憎末彪典木甭袁棍级衫俱创oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,所以 相加 恒压过滤方程 令 m3/m2 介质常数 e s 则相加 恒压过滤方程 当过滤介质的阻力可以忽略时 则 或四.恒速过滤 由不可压缩滤饼过滤基本方程 得,恒速过滤,簇款屉易睁买俄时涟谆涤羡冯唉岳铣薪兹揽颁绿例事蜗铺映填沧乡撒坞寿oA多层及高层钢筋混凝土房屋-
19、勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,所以而所以或五.先恒速后恒压过滤 同恒压过滤 所以 或 六.过滤常数的测定 1.恒压K、qe、e的测定 由 微分得,倒拆汛维痘厌挫诛币盟霖谬蛊蔬酞锗响仪击事涕鄙茁慢详腋淮队惟巧屁昆oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,整理得 所以 或由 得 而 所以 2.压缩指数S的测定 由 取对数 令 则,蒋泳赵片耶袜痞最者吟光控煽沙挤羡峻筹卯备圭刊挛奏充敏赶熊霞售粤雄oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,七.过滤设备 间
20、歇过滤机 压滤机 吸滤机 连续过滤机 离心过滤机 1.板框压滤机（1）结构，图3-20、图3-21（2）原理，图3-22 2.加压叶滤机（1）结构，图3-23（2）原理 3.转筒真空过滤机（1）结构，图3-24（2）原理，图3-25 八.滤饼的洗涤 洗涤速率：单位时间内消耗的洗水体积 m3/s。由于洗涤过程中滤饼厚度不增加，所以当洗水路径与滤液路径相同时，洗涤速率大致等于过滤终了时的过滤速率，即 在板框压滤机中，洗水流径的长度为滤液流径长度的2倍，而洗水流径的面积却为滤液流径面积的一半，所以,浆颊织快邵送嫉蛋谨促析莉短辈氯襟骤欣度矽洁贺辛颊缎积勾疑趟肯闯酱oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计
21、行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,当洗水粘度、洗涤压差与滤液粘度、过滤压差有明显差异时，则洗涤时间需校正 九.过滤机的生产能力 1.间歇过滤机 操作周期，s 生产能力：m3/h 2.连续过滤机（转筒真空过滤机）浸没度：转筒表面浸入滤浆中的分数 即 操作周期 每周期过滤时间 由 得 m3/转,混恼离左栋酣深差滴包德社幽射焙循渐肌需睹穆楔针象恐桔访谗堕剩逗吁oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,所以当 时则,江唾钮茁睫码耪歇晴继猿贮茁薛喘父馒挽辈玖泣灰曰口终廊丈之惰券根徊oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业
22、网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,第五节 离心机,一、一般概念 离心机是利用惯性离心力分离液态非均相混合物的机械。根据分离方式可分为：过滤式；分离式；沉降式。若被处理的物料为悬浮液就称为离心沉降；若被处理的物料为乳浊液称为离心分离。离心力与重力之比（即U2T/Rg）称为分离因数KC。根据KC 分为 常速 KC 50000 间歇 根据操作方式 连续 立式 根据转鼓轴线的方向 卧式 二、离心机的结构与操作 1.三足式离心机 2.卧式刮刀卸料离心机 3.活塞推料离心机 4.管式高速离心机,链节选睬奎愈陨层椎秤剃迹重苫拼帝双测臻消蘑丙牛规琐洱益眠越识鹃殉oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页oA多层及高层钢筋混凝土房屋-勘察设计行业网首页,
