文档介绍：概述
重力沉降
过滤
离心分离
1
在化工生产中,经常遇到混合物的分离过程。混合物可分为两大类,即均相混合物(或均相物系)和非均相混合物(或非均相物系)。
若物系内各处组成均匀且不存在相界面,则称为均相混合物(或均相物系)。如溶液及混合气体都属于均相物系。均相物系的分离可采用蒸发、精馏、吸收等方法。若物系内有相界面存在且界面两侧的物质的性质截然不同,这类物系称为非均相混合物(或非均相物系)。如含尘气体和含雾气体属于气态非均相物系;悬浮液、乳浊液、泡沫液等属于液态非均相物系。
概述
2
1. 球形颗粒的自由沉降
将表面光滑的刚性球形颗粒置于静止的流体介质中,如果颗粒的密度大于流体的密度,则颗粒将在流体中降落。此时,颗粒受到重力、浮力与阻力三个力的作用(如图3-1所示)。
当阻力和浮力之和等于微粒的重力时(即作用于粒子上的合力为零)粒子沉降就变为等速运动,这种不变的降落速度,称为沉降速度。
重力沉降

图3-1 微粒在静止介质中降落时所受的作用力
3
2. 阻力系数ζ
通过实验,得到球形颗粒的阻力系数ζ和雷诺准数Re的函数关系,如图3-2中的曲线所示。
图3-2 球形粒子的阻力系数ζ和Re的关系图
4

计算u0时,首先要判断流动型态,即需要计算Re值,然后才能确定使用哪一个计算式。而Re值又与u0有关,所以需要用试差法。即可先假设一个沉降区域,用相应的公式算出一个u0。据此u0求出一个Re,看与假设区域的Re是否相符,如果相符,说明假设正确,所得u0即为所求;如果不符,重新假设,直至相符为止。
5

利用重力沉降从气流中分离出尘粒的设备称为降尘室。最常见的降尘室结构如图3-3(a)所示。
含尘气体进入降尘室后,因流道截面积扩大使速度减慢。颗粒在降尘室中的运动情况示于图3-3(b)中。
重力沉降设备
图3-3 降尘室示意图
6
当u0一定时,理论上降尘室的生产能力只与降尘室的宽度b和长度有关,而与其高度h无关。因此,降尘室应设计成扁平形,或在室内均匀设置多层水平隔板,构成多层降尘室,如图3-4所示。
2、
图3-4 多层沉降室
7

连续沉降槽是底部略成锥状的大直径浅槽,其结构如图3-5所示。

图3-5 连续沉降槽
8
过滤操作是利用一种具有众多毛细孔的物体作为介质,在介质两侧压差的推动下,使悬浮液中的液体通过介质的毛细孔,而将其中的固体微粒截留,从而达到固、液两相分离之目的。过滤操作所处理的悬浮液称为滤浆,所用的多孔物质称为过滤介质,通过介质孔道的液体称为滤液,被介质截留的固体颗粒层称为滤渣或滤饼。图3-6为过滤操作的示意图。
过滤

图3-6 过滤操作简图
9

过滤介质是滤饼的支承物,它应具有足够的机械强度和尽可能小的流体阻力。过滤介质中微细孔道的直径,往往稍大于一部分悬浮颗粒的直径。所以,过滤之初会有一些细小颗粒穿过介质而使滤液浑浊,此种滤液应送回滤浆槽重新过滤。过滤开始后颗粒会在孔道中迅速发生“架桥现象”(见图3-7),因而使得直径小于孔道的细小颗粒也能被拦住,这时,滤饼开始形成,滤液也变得澄清,此后过滤才能有效地进行。
图3-7 架桥现象
10