化工原理 第3章 机械分离与固体流态化课件.ppt

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1、自强不息知行合一第三章机械分离与固体流态化3.1概述3.1.1非均相混合物3.1.2颗粒与颗粒群的特性3.1.3筛分3.2沉降分离3.2.1重力沉降原理3.2.2重力沉降设备3.2.3离心沉降原理3.2.4离心沉降设备3.3过滤3.3.1概述3.3.2过滤基本方程3.3.3过滤常数的测定3.3.4滤饼洗涤3.3.5过滤设备及过滤计算离心分离3.4离心分离3.5固体流态化3.5.1什么是流态化3.5.2流化床的两种形态3.5.3流化床的主要特性3.1概述3.1.1非均相混合物3.1.2颗粒与颗粒群的特性3.1.3筛分3.1.1分离过程在化工中的应用原料反应产物反应过程分离过程副产物如从

2、气固催化反应器的尾气中收集催化剂颗粒废气、废液中有害物质除去，以减少环境污染如原料气中颗粒杂质的去除以净化反应原料原料分离过程目的产物副产物尚未反应的原料纯度合格的产品反应产物混合物均相混合物非均相混合物物系内部各处物料性质均匀而且不存在相界面的混合物。例如：互溶溶液及混合气体分离方法：传质分离过程，相间的迁移过程物系内部有隔开两相的界面存在且界面两侧的物料性质截然不同的混合物。例如固体颗粒和气体构成的含尘气体固体颗粒和液体构成的悬浮液不互溶液体构成的乳浊液液体颗粒和气体构成的含雾气体3.1.2混合物的分类非均相物系分散相分散物质处于分散状态的物质如：分散于流体中的固体颗粒、液滴或气

3、泡连续相连续相介质包围着分散相物质且处于连续状态的流体如：气态非均相物系中的气体液态非均相物系中的连续液体分离机械分离沉降过滤不同的物理性质连续相与分散相发生相对运动的方式分散相和连续相非均相物系分离的依据：分散相与连续相之间的物理性质的差异。如密度、颗粒外径等。非均相物系的分离方法：机械法，使分散质与分散相之间发生相对运动，实现分离。表3-1非均相混合物分离方法气态非均相混合物液态非均相混合物微粒d≤1μm湿法除尘袋滤器静电除尘细粒d≥10μm离心沉降粗粒d≥75μm重力沉降（惯性分离）悬浮液增浓乳浊液分离固液分离旋风分离器（普通型与高效型）降尘室沉聚旋液分离器离心分离机深层过滤饼

4、层过滤砂滤炭虑真空过滤机压滤机离心过滤机沉降槽旋液分离器沉降离心机自由沉降干扰沉降颗粒相对于流体运动流体通过颗粒床层流动（1）颗粒的特性----分离固体颗粒群大小（粒径）形状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3.1.2颗粒与颗粒群的特性自强不息知行合一1）球形颗粒球形颗粒形状匀称，只用直径dp就可表明其大小。面积：体积：比表面积：球形颗粒自强不息知行合一2）非球形颗粒非球形颗粒的形状用形状因数反映。球形度表明颗粒形状接近于球形的程度；↑，则颗粒越接近于球形。球形颗粒：颗粒的比表面积说明：相同时，↓，则颗粒越接近球形。非球形颗粒1）粒度分布：某一粒度范

5、围的质量分数随粒度的变化关系，称为颗粒群的粒度分布频率分布曲线为某一粒度范围的颗粒的质量分率与其平均直径的关系，累计分布曲线为等于及小于某一直径的颗粒所占的质量分率图颗粒大小的频率分布曲线和累计分布曲线（2）颗粒群的特性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（通过颗粒表面进行传热传质时，其速率与比表面积成正比）自强不息知行合一（1）筛分原理：根据固体颗粒大小用筛进行分离的

6、过程。涉及到单个颗粒及颗粒群的特性标准筛：有不同的系列，常用泰勒标准筛。筛号（目数）：每英寸长度筛网上的筛孔数目；筛过物：通过筛孔的物料量；筛留物：截留于筛面上的物料量。3.1.3筛分例100目筛：每英寸筛网上有100个孔孔宽=（1/100-0.0042）=0.0058in=0.147mm进行筛分分析时，将几个筛子按筛孔大小的次序从上到下叠置起来，筛孔尺寸最大的放在最上面，筛孔尺寸最小的放在最下面，在它底下放一无孔的底盘。将称量过的颗粒样品放在上部筛子上，有规则地摇动一定时间，较小的颗粒通过各个筛的筛孔依次往下落。称量各层筛网上的颗粒量，即得筛分分析的基本数据。筛析操作完成后，应检查

7、各粒级的质量总和与取样量的差值（损失），其值不应超过1～2%，否则没有代表性，应重新取样筛析。自强不息知行合一（2）筛的有效性与生产能力分割直径dc：理想的筛要求做到筛流物中最小的颗粒刚好大于筛过物中的最大的颗粒，划分颗粒大小界限的直径。有效性：小于dc颗粒的通过率与大于dc颗粒的截留率的乘积。理想筛的有效性等于1，实际筛的有效性小于1.筛的生产能力：单位时间单位面积筛表面能处理的物料量。提高筛的摇动或振动速率可以提高其生产能力，但有效性下降。3.2沉降分