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第三章机械分离和固体流态化
具有不同物理性质（如密度差别）的分散物质和连
续介质所组成的物系称为非均相混合物或非均相物
系。
颗粒相对于流体（静止或运动）运动的过程称为沉
降分离。流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分
离的过程称为过滤。
工业上分离非均相混合物的目的是：1、回收有价
值的分散物质。2、净化分散介质以满足后继生产工业
的要求。3、环境保护和安全生产。
第一节颗粒及颗粒床层的特性
单一的颗粒：1、球形颗粒体积：；表
面积：；比表面积：
2、非球形颗粒：体积当量直径
形状系数（又称球形度）：，任何非球形颗粒
的形状系数皆小于1。
不同粒径范围内所含粒子的个数或质量，即粒径分
布。
当使用某一号筛子时，通过筛孔的颗粒量称为筛过
量，截留于筛面上的颗粒量则称为筛余量。称取各号
筛面上的颗粒筛余量即得筛分分析的基础数据。
颗粒的平均直径：最常用的是平均比表面积直径：
由颗粒群堆积成的床层疏密程度可用空隙率来表
示：
床层的比表面积：
壁面附近床层的空隙率总是大于床层内部的，较多
的流体必然趋向近壁处流过，使床层截面上流体分布
不均匀，这种现象称为壁效应。
第二节沉降过程
沉降操作是指在某种力场中利用分散相和连续相
之间的密度差异，使之发生相对运动而实现分离的操
作过程。实现沉降操作的作用力可以是重力，也可以
是惯性离心力。因此，沉降过程有重力沉降和离心沉
降两种方式。静止流体中颗粒的沉降过程可分为两个
阶段，起初为加速段而后为等速段。
-4
滞流区或斯托克斯定律区（10Re1）阻力系数：
t
。
滞流区（斯托克斯公式）：
颗粒的球形度愈小，对应于同一Re值的阻力系数
t
愈大，但值对的影响在滞流区内并不显著，随
着Re的增大，这种影响逐渐变大。
t
自由沉降速度的公式不适用于非常微细颗粒（如
d0.5）的沉降计算，这是由于流体分子热运动使
得颗粒发生布朗运动。
二、重力沉降设备
（一）降尘室
籍重力沉降从气流中分离出尘粒的设备称为降尘
室。
理论上降尘室的生产能力（）只与其沉降面
积bl及颗粒沉降速度u有关，而与降尘室高度H无
t
关。故降尘室应设计为扁平形，或在室内均匀设置多
层水平隔板，构成降尘室。
若降尘室设置n层水平隔板，则多层降尘室的生产
能力变为：
沉降速度u应根据需要完全分离下来的最小颗粒尺
t
寸计算。气体在降尘室内的速度不应过高，一般应保
证气体流动的雷诺准数处于层流区，以免干扰颗粒的
沉降或把已沉降下来的颗粒重新扬起。
（二）沉降槽
沉降槽有澄清液体和增浓悬浮液的双重功能。因此
要求沉降槽必须有足够大的槽截面积，沉降槽加料口
以下的增浓段必须有足够的高度。
在沉降槽的增浓段中大都发生颗粒的干扰沉降，所
进行的过程称为沉聚过程。
大颗粒的沉降受到阻滞，而小颗粒的沉降被加快。
（三）分级器
利用重力沉降可将悬浮液中不同粒度的颗粒进行
粗略的分离，或将两种不同密度的颗粒进行分类，这
样的过程统称为分级。实现分级操作的设备称为分级
器。
3-2-2离心沉降
依靠惯性离心力的作用而
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