化工原理上册课件23－24学时第三篇 章非均相混合物分离及固体流态化.ppt

* 第三章非均相混合物分离及固体流态化 通过本章学习，掌握沉降、过滤、固体流态 化及气力输送等过程的原理、计算方法、典型设 备的结构特性，能够根据生产工艺的要求，合理 选择设备。 学习目的 与要求 * 概述 物系中存在相界面的混合物就是非均相混合物 非均相混合物 分散相或分散物质：处于分散状态的物质（如分散在流体中的固体颗粒、液滴、气泡等） 连续相或分散介质：包围着分散相而处于连续状态的物质（如气态非均相混合物中的气体、液态非均相混合物中的液体）。 * 概述 机械分离方法，即利用非均相混合物中两相的物理性质（如密度、颗粒形状、尺寸等）的差异，使两相之间发生相对运动而使其分离。 机械分离方法 过滤 沉降 * 概述 非均相混和物分离的应用： （1）收集分散物质。 （2）净化分散介质。 （3）环境保护。 * 第三章、非均相混合物分离及固体流态化 3.1 沉降分离原理及设备 3.1.1 颗粒相对于流体的运动 * （2）颗粒的当量直径 体积当量直径 比表面积当量直径 两者关系 一、颗粒的特性 * 非球形颗粒的特性，即 比表面积 体积 表面积 一、颗粒的特性 * 二、 球形颗粒的自由沉降 图3-1 沉降颗粒的受力情况 * 颗粒受到三个力 重力 浮力 阻力 二、 球形颗粒的自由沉降 阻力系数或曳力系数 * 根据牛顿第二运动定律 二、 球形颗粒的自由沉降 分析颗粒运动情况： 加速度最大 阻力 加速度 加速度=0 加速度=0 加速段 匀速段 * 沉降速度 匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度，由于该速度是加速段终了时颗粒相对于流体的运动速度，故又称为“终端速度”，也可称为自由沉降速度。 （3-15） 二、 球形颗粒的自由沉降 * 三、 阻力系数（曳力系数）? 通过量纲分析可知，?是颗粒与流体相对运动时雷诺数Ret和球形度?s的函数 ?随Ret及?s 变化的实验测定结果见图3-2。 * 图3-2 关系曲线 * 对球形颗粒 关系曲线大致可分为三个区域 爬流（又称蠕动流Creeping flow） （3-17） 滞流区或斯托克斯(Stokes)定律区 （3-20） 三、 阻力系数（曳力系数）? * 过渡区或艾仑（Allen）定律区 （3-18） （3-21） 三、 阻力系数（曳力系数）? * （3-19） （3-22） 湍流区或牛顿（Newton）定律区 三、 阻力系数（曳力系数）? * 滞流区 湍流区 过渡区 表面摩擦阻力 形体阻力 三、 阻力系数（曳力系数）? * 四、 影响沉降速度的因素 自由沉降 干扰沉降 沉降过程中，任一颗粒的沉降不因其它颗粒的存在而受到干扰 如果分散相的体积分率较高，颗粒间有明显的相互作用，容器壁面对颗粒沉降的影响不可忽略，这时的沉降称为干扰沉降或受阻沉降。 * 在实际沉降操作中，影响沉降速度的因素有： 1、颗粒的体积分数 2、器壁效应 3、颗粒形状的影响 四、 影响沉降速度的因素 * 第三章、非均相混合物分离及固体流态化 3.1 沉降分离原理及设备 3.1.1 颗粒相对于流体的运动 3.1.2 重力沉降 * 一、 重力沉降速度的计算 1、试差法 假设沉降属于某一流型 计算沉降速度 核算Ret * 2、摩擦数群法 曲线图，最后由 Ret 反求 ut ，即 查 先计算 一、 重力沉降速度的计算 * * 若要计算介质中具有某一沉降速度 ut 的颗粒的直径，可先令 查 曲线图，可求直径 d ，即 一、 重力沉降速度的计算 *