机械分离与固体流态化.ppt

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1、《化工原理》电子教案/目录1目录第三章机械分离与固体流态化第一节筛分一、颗粒的特性二、颗粒群及颗粒床层的特性三、筛分第二节沉降分离一、沉降原理二、沉降设备《化工原理》电子教案/目录2目录第三节过滤一、概述二、过滤基本方程三、过滤常数的测定四、滤饼洗涤五、过滤设备及过滤计算习题课《化工原理》电子教案/目录3目录第五节固体流态化一、什么是流态化二、流化床的两种形态三、流化床的主要特性四、气力输送第三章小结4/70第三章机械分离与固体流态化分离悬浮液-----固-液混合物乳浊液-----液-液混合物含尘气体----气-固混合物

2、含雾气体----气-液混合物------筛分、沉降、过滤------将在下册中介绍5/70第三章机械分离与固体流态化分离目的:回收物质:净制物质:环境要求:如结晶器排出的母液中分离出晶粒;如除去含尘气体中的尘粒;如废水、废气的排放;6/70第一节筛分一、颗粒的特性----分离固体颗粒群大小(粒径)形状比表面积球形颗粒非球形颗粒直径dp当量直径,如体积当量直径deV球形度7/70二、颗粒群及颗粒床层的特性1、颗粒群的特性1)粒度分布-----频率分布曲线(见下图)、累计分布曲线(如图3-1所示)。频率分布曲线8/70二、颗

3、粒群及颗粒床层的特性2).平均直径表面积平均直径----每个颗粒平均表面积等于全部颗粒的表面积之 和除以颗粒的总数长度平均直径体积平均直径----每个颗粒平均体积等于全部颗粒的体积之 和除以颗粒的总数体积表面积平均直径----每个颗粒的平均比表面积等于全部颗粒的 比表面积平均值9/70二、颗粒群及颗粒床层的特性2、颗粒床层的特性2)床层自由截面积1)床层孔隙率ε3)床层的比表面积--床层中颗粒之间的空隙体积和整个床层体积之比;--床层截面上未被颗粒占据,流体可自由通过的面积;--单位体积床层具有的颗粒表面积(颗粒与床层接

4、触的表面积);壁效应—孔隙率在床层上分布不均匀,在容器避免附近大,在床层中心处小;各向同性特性—自由截面积与床层截面积比在数值上等于孔隙率;10/70三、筛分泰勒(Tyler)标准筛------其筛孔大小以每英寸长度筛网上的孔数表示,称为“目”。例如100目的筛即指每英寸筛网上有100个筛孔。目数越大,筛孔越小。筛网用金属丝制成,孔类似正方形。将几个筛子按筛孔从大到小的次序从上到下叠置起来,最底下置一无孔的盘-----底盘。样品加于顶端的筛上,摇动或振动一定的时间。通过筛孔的物料称为筛过物,未能通过的称为筛留物。筛留物的

5、直径等于相邻两号筛孔宽度的算术平均值,将筛留物取出称重,可得样品质量分率分布曲线。标准筛筛分返回目录11/70第二节沉降分离一、沉降原理1、自由沉降极短,通常可以忽略该段的颗粒运动速度称为沉降速度,用u0表示。加速段:等速段:浮力Fb曳力FD质量力Fc颗粒在流体中沉降时受力---单个颗粒在无限流体 中的降落过程重力沉降速度:以球形颗粒为例12/701、自由沉降Re0=du0/2层流区如图3-2中的实线所示。----斯托克斯定律通过因次分析,ζ是颗粒形状、颗粒与流体相对运动雷诺数Re0=du0ρ/μ的函数,由实验测

6、得的综合结果在下图中示出。对于球形颗粒的曲线,从图可看出,按Re0值大致分为三个区,各区内曲线所对应的ζ可分别用相应的数学关系式表示。1.滞流区(斯托克斯定律区)Re0<12.过渡区(阿仑区)2

7、数值约为几千~几万-----离心分离因数16/702、实际沉降由于干扰作用,实际沉降速度小于自由沉降速度。由于壁面效应,实际沉降速度小于自由沉降速度。干扰沉降非球形颗粒的沉降壁面效应球形度越小,沉降速度越小;颗粒的位向对沉降速度也有影响。作业:P121:1,217/70二、沉降设备---用于除去>75m以上颗粒---用于除去>5~10m颗粒18/701.重力沉降设备降尘室则表明,该颗粒能在降尘室中除去。思考1:为什么气体进入降尘室后,流通截面积要扩大?思考2:为什么降尘室要做成扁平的?结构:除尘原理:为了增大停留时间

8、。19/70降尘室思考3:要想使某一粒度的颗粒在降尘室中被100%除去,必须满足什么条件?思考4:能够被100%除去的最小颗粒,必须满足什么条件?思考4:粒径比dmin小的颗粒,被除去的百分数如何计算?20/70降尘室思考2:为什么降尘室要做成扁平的?可见,降尘室最大处理量与底面积、沉降速度有关,而与降尘室高度无关。

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