化工原理南林教材1[1].3.ppt
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化工原理完整教材精品PPT课件
图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和 输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数 选择输送设备的类型和型号， 以及测定流体的流量和压强 等。
流体流动将影响过程系 统中的传热、传质过程等， 是其他单元操作的主要基础。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
变，可视为不可压缩流体。 纯液体的密度可由实验测定或用查找手册计算的方
法获取。 混合液体的密度，在忽略混合体积变化条件下，
可用下式估算（以1kg混合液为基准），即
（1-2）
式中ρi ---液体混合物中各纯组分的密度，kg/m3； αi ---液体混合物中各纯组分的质量分率。
1.2.1 流体的密度
1.2.1.2 气体的密度 气体是可压缩的流体，其密度随压强和温度而变化。
2 本章应掌握的内容 （1） 流体静力学基本方程式的应用； （2） 连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用 条件、解题要点；
（3） 两种流型的比较和工程处理方法； （4） 流动阻力的计算； （5） 管路计算。 3. 本章学时安排
授课14学时，习题课4学时。
1.1 概述
流体流动规律是本门课程的重要基础，主要原因有 以下三个方面：
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：
（1-3）
式中
p ── 气体的绝对压强, Pa(或采用其它单位)； M ── 气体的摩尔质量, kg/kmol；
R ──气体常数,其值为8.315；
1.2.1 流体的密度
单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。以ρ表
示，单位为kg/m3。
《化工原理》课件
进行期末考试，综合评估学生在整个课程中的学 习成果。
学习资源
1 教材推荐
2 参考书目
除了《化工原理》教材外， 我们还推荐以下参考教材， 有助于更深入地理解化工 原理。
在课程中提供的参考书目 中，您可以找络资源
我们提供一些网络资源， 供学生进一步学习化工原 理和实际应用。
推荐使用《化工原理》教材， 该教材详细解释了化工原理 的基本概念和实际应用。
重要概念
1 反应原理
了解不同类型的化学反应和它们的原理，如 合成反应、分解反应和酸碱反应。
2 质量守恒与能量守恒
理解质量守恒定律和能量守恒定律，并学会 在化工过程中应用。
3 化学平衡
4 反应动力学
学习如何计算和控制化学反应中的平衡常数， 以及如何进行反应平衡的优化。
《化工原理》PPT课件
欢迎来到《化工原理》PPT课件！本课程将介绍化工基本原理和实际应用，帮 助您理解化工流程和反应动力学。
课程介绍
课程目标
掌握化工基本原理，理解反 应动力学，培养化工工艺设 计的能力。
课程概述
介绍化工原理相关的重要概 念和实际应用，涵盖质量守 恒、能量守恒和化学平衡等 方面。
教材介绍
掌握反应速率和化学动力学的概念，了解如 何改变反应速率和提高反应效率。
实际应用
化工工艺流程
了解化工工艺流程的基本原理，包括物料流动、反 应控制和产品分离等关键步骤。
催化剂的应用
探索催化剂在化工过程中的重要作用，了解如何选 择和使用催化剂以提高反应效率。
课程评估
课堂作业 期中考试 期末考试
通过完成课堂作业，巩固对课程知识的理解和应 用能力。 进行期中考试，评估学生对化工原理的掌握程度。
学习资源
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重要概念
1 反应原理
了解不同类型的化学反应和它们的原理，如 合成反应、分解反应和酸碱反应。
2 质量守恒与能量守恒
理解质量守恒定律和能量守恒定律，并学会 在化工过程中应用。
3 化学平衡
4 反应动力学
学习如何计算和控制化学反应中的平衡常数， 以及如何进行反应平衡的优化。
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课程介绍
课程目标
掌握化工基本原理，理解反 应动力学，培养化工工艺设 计的能力。
课程概述
介绍化工原理相关的重要概 念和实际应用，涵盖质量守 恒、能量守恒和化学平衡等 方面。
教材介绍
掌握反应速率和化学动力学的概念，了解如 何改变反应速率和提高反应效率。
实际应用
化工工艺流程
了解化工工艺流程的基本原理，包括物料流动、反 应控制和产品分离等关键步骤。
催化剂的应用
探索催化剂在化工过程中的重要作用，了解如何选 择和使用催化剂以提高反应效率。
课程评估
课堂作业 期中考试 期末考试
通过完成课堂作业，巩固对课程知识的理解和应 用能力。 进行期中考试，评估学生对化工原理的掌握程度。
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实验原理理解
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据 。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和 减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标 准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域 的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与 扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物 理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合 物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理 涉及药物的合成、分离和提纯，以及 食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及 流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律 。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体 产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的 基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反 应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数 的确定方法。
对流传热速率方程
深入理解实验的基本原理，为实验操作和结果分析提供理论依据。
实验数据处理与分析方法
数据记录与整理
掌握实验数据的记录方法，以及如何整理和筛选有效数据 。
误差分析
了解误差的来源和其对实验结果的影响，掌握误差分析和 减小误差的方法。
数据分析与处理
掌握常用的数据处理和分析方法，如平均值、中位数、标 准差等。
物质从高浓度区域向低浓度区域 的转移过程。
传质速率
表示物质转移快慢的物理量，与 扩散系数、浓度差和传质面积成
正比。
扩散系数
表示物质在介质中扩散快慢的物 理量，与物质的性质、温度和压
力有关。
吸收
吸收过程
利用混合气体中各组分在液体溶剂中的溶解度差异，使气体混合 物中的有害组分或杂质组分被吸收除去的过程。
在制药工业和食品工业中，化工原理 涉及药物的合成、分离和提纯，以及 食品的加工和保藏等环节。
02
流体流动
流体静力学
总结词
描述流体在静止状态下的压力、密度和重力等特性。
详细描述
流体静力学主要研究流体在静止状态下的压力分布、流体对容器壁的压力以及 流体与固体之间的作用力。它涉及到流体的平衡性质和流体静压力的基本规律 。
利用气体在液体中的溶解度差异，通过鼓入空气或通入其他气体 产生泡沫而实现分离的方法。
05
化学反应工程
化学反应动力学基础
1 2 3
反应速率与反应机理
介绍反应速率的定义、计算方法以及反应机理的 基本概念，阐述反应速率的测定和影响因素。
反应动力学方程
介绍反应动力学方程的建立、求解及其在化学反 应工程中的应用，包括速率常数、活化能等参数 的确定方法。
对流传热速率方程
化工原理1ppt课件
NH3+H2O====氨水
用水吸收二氧化氮制造硝酸、用水吸收甲醛以制备福尔马林溶液。
（等分子反向扩散加上总体流动）
NA＝JA＋NM
CA CM
N＝ NA＝ NM
N
＝
B
0
气相：NA＝RD TPP BmPA1－ PA2
液相：NAL＝ D LC CS M mCA1－ CA2L
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10
漂流因子
▪ 定义式：
气相： P P Bm
PB
＝
m
PB
－
2
PB
1
ln PB2
PB1
▪ 物理意义：
液相： C M C sm
化工原理总复习提纲
（适用于有机化工、环境工程、 应用化学、精细化工专业）
2004年4月5日
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1
第八章 传质过程概论
第一节 概述 传质定义 分类 四个工具（传质速率方程）
第二节 扩散与单相传质 分子扩散与fick定律 等分子反向扩散、单向扩散 扩散系数 涡流扩散与对流传质
第三节 质量、热量和动量传递的类比
（双膜理论 传质系数） 第四节 吸收设计计算
（操作线方程、最小吸收剂用量、 低浓度气体吸收填料层高度计算） 第五节 传质系数和传质理论 第六节 其他条件下的吸收（非等温、多组分、化学）
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18
第一节 概述
1.1 处理对象 1.2 定义 1.3 吸收剂的选择 1.4 吸收的类型与例子 1.5 吸收与精馏的比较
D＝ P
1/3
vA
1
MA
1 MB
vB
1/3 2
1.75
D＝D0
p0 p
T T0
化工原理完整教材课件 PPT
基本原理及其流动规律解决关问题。以
图1-1为煤气洗涤装置为例来说明： 流体动力学问题：流体（水和煤气）
在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中 流动等；
流体静力学问题：压差计中流体、 水封箱中的水
图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和 输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数 选择输送设备的类型和型号， 以及测定流体的流量和压强 等。
流体流动将影响过程系 统中的传热、传质过程等， 是其他单元操作的主要基础。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
气体和流体统称流体。流体有多种分类方法： （1）按状态分为气体、液体和超临界流体等； （2）按可压缩性分为不可压流体和可压缩流体； （3）按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与粘
化工原理完整教材课件
第一章 流体流动
Fluid Flow
--内容提要--
流体的基本概念 静力学方程及其应用 机械能衡算式及柏努 利方程 流体流动的现象 流动阻力的计算、管路计算
1. 本章学习目的
通过本章学习，重点掌握流体流动的基本原理、管 内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和解决流 体流动过程的有关问题，诸如：
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：
（1-3）
式中
p ── 气体的绝对压强, Pa(或采用其它单位)； M ── 气体的摩尔质量, kg/kmol；
性流体（或实际流体）； （4）按流变特性可分为牛顿型和非牛倾型流体；
流体区别于固体的主要特征是具有流动性，其形状随容器形状 而变化；受外力作用时内部产生相对运动。流动时产生内摩擦从而 构成了流体力学原理研究的复杂内容之一
化工原理南京林业大学1
绪论一、化工生产过程二、单元操作及分类三、化工原理课程的两条主线四、化工原理课程所回答的问题五、学好本课程应注意的问题及培养的能力一、化工生产过程二、单元操作及分类表1 三、化工原理课程的两条主线 1、传递过程（从物理本质上说又下列三种） 1 动量传递过程（单相或多相流动）；2 热量传递过程――传热3 质量传递过程――传质表1所列各单元操作皆归属传递过程，于是，传递过程成为统一的研究对象，也是联系各单元操作的一条主线。
三传+一反构成各种工艺制造过程，三传又有彼此类似的规律可以合在一起研究，形成传递过程这门学科，是单元操作在理论方面的深入发展 2、研究方法论必要性化工原理是一门工程学科，对一些过程作出如实的、逼真的数学描述几乎是不可能的。
采用直接的数学描述和方程求解的方法将是十分困难的。
因此，探求合理的研究方法是发展这门工程学科的重要方面。
1 试验研究方法（经验方法）优点、不足 2 数学模型方法（半理论半经验方法）必要性、广泛被应用四、化工原理课程所回答的问题（1）如何根据各单元操作在技术上和经济上的特点，进行“过程和设备”的选择，以适应指定物系的特征，经济而有效地满足工艺要求（2）如何进行过程的计算和设备的设计。
在缺乏数据的情况下，如何组织实验以取得必要的设计数据。
（3）如何进行操作和调节以适应生产的不同要求。
在操作发生故障时如何寻找故障的缘由。
当然，当生产提出新的要求而需要工程技术人员发展新的单元操作时，已有的单元操作发展的历史将对如何根据一个物理或物理化学的原理发展一个有效的过程，如何调动有利的并克服不利的工程因素发展一种新设备，提供有用的借鉴。
五、学好本课程应注意的问题及培养的能力 1、要理论联系实际2、过程原理与设备并重3、掌握研究的方法4、着重培养自学能力、创新能力5、培养非智力因素（刻苦、勤奋、好学、多问、实干、毅力等）转子流量计的安装：应严格保持垂直。
* * 1、按操作目的分类（1）物料的增压、减压和输送；（2）物料的混合或分散；（3）物料的加热或冷却；（4）非均相混合物的分离；（5）均相混合物的分离。
《化工原理第一讲》ppt课件
•单元操作特点： •1〕.都是物理操作。 •2〕.都是化工消费过程中共有的操作。 •3〕.用于不同化工消费过程的同一单元操作，其原理一 样，所用设备亦通用。
化工单元操作的目的是：
①物料的保送；
②物料物理形状的改动；
③混合物料的分别。
三传实际：动量；热量；质量
一反：化学反响
2 单位制与单位换算
•1〕 单位制
结晶器
II
I
P kg/h
96％KNO3
R kg/h 37.5％KNO3
• 4.列算式： • 方框I：总物料：1000=W+P • KNO3组
方分框:1I0I0：0×总0物.2料=W：×S=0+PP+×R 0.96
KNO3组分:S×0.5=P×0.96+R×0.375
W=791.7 kg/h P=208.3 kg/h S=974.8 kg/h R=766.5 kg/h
解：1.绘简图 0.095kg/s
25℃溶液 1.0kg/s
换热器
80℃溶液 1.0kg/s
2.定基准：1s，0℃，液体 3.划范围：以换热器为衡算范围
120℃饱和水 0.095kg/s
120℃饱和水蒸汽 0.095kg/s
25℃溶液 1.0kg/s
换热器
80℃溶液 1.0kg/s
120℃饱和水 0.095kg/s
• 阅历公式的单位换算，也可采用换算因数将规定单位换 算成所要求单位。
• 例0-2:水蒸汽在空气中分散系数为：
1.46104
5
T2
D
P T441
式中：D－分散系数，ft2/h；
P－压强，atm；
T－兰氏温度，oR。
试将式中各符号单位换算成 D:m2/s；P:Pa；T:K
化工原理南京林业大.pptx
指导实验的理论包括两个方面：
①化学工程学科本身的基本规律和基本观点； ②正确的实验方法论。
指导实验的理论 ：
①因次分析法 ； ②数学模型法 。
4.3.1颗粒床层的简化模型
因次分析法的步骤： ①找出过程的影响因素 ； ②将影响过程的各个物理量的因次抽出进行分析，整理成若干个无因次数
群； ③通过实验确定各数群之间的定量关系 ；
数学模型法的步骤 ： ①将复杂的真实过程简化成易于用数学方程式描述的物理模型 ； ②对所得的物理模型进行数学描述即建立数学模型 ； ③通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数 ；
这两种方法应同时并存，各有所用，相辅相成。
4.4过滤原理及设备
4.4.1过滤原理
4.4.1过滤原理 （1）过滤是利用可以让液体通过而不能让固体通过的多孔介质，将
悬浮液中的固、液两相加以分离的操作。 （2）过滤方式
①滤饼过滤
（见图4-7a）过滤时悬浮液置于过滤介质的一侧。过滤介质常用多 孔织物，其网孔尺寸未必一定须小于被截留的颗粒直径。在过滤 操作开始阶段，会有部分颗粒进入过滤介质网孔中发生架桥现象 （图4-7b），也有少量颗粒穿过介质而混与滤液中。随着滤渣的 逐步堆积，在介质上形成一个滤渣层，称为滤饼。不断增厚的滤 饼才是真正有效的过滤介质，而穿过滤饼的液体则变为清净的滤 液。通常，在操作开始阶段所得到滤液是浑浊的，须经过滤饼形 成之后返回重滤。
4.2颗粒床层的特性
（1）床层空隙率ε 固定床层中颗粒堆积的疏密程度可用空隙率来表示，其定义如下：
空隙体积 床层体积
床层体积V 颗粒所占体积v 床层体积V
1
v V
。 ε的大小反映了床层颗粒的紧密程度，ε对流体流动的阻力有极大的影响
①化学工程学科本身的基本规律和基本观点； ②正确的实验方法论。
指导实验的理论 ：
①因次分析法 ； ②数学模型法 。
4.3.1颗粒床层的简化模型
因次分析法的步骤： ①找出过程的影响因素 ； ②将影响过程的各个物理量的因次抽出进行分析，整理成若干个无因次数
群； ③通过实验确定各数群之间的定量关系 ；
数学模型法的步骤 ： ①将复杂的真实过程简化成易于用数学方程式描述的物理模型 ； ②对所得的物理模型进行数学描述即建立数学模型 ； ③通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数 ；
这两种方法应同时并存，各有所用，相辅相成。
4.4过滤原理及设备
4.4.1过滤原理
4.4.1过滤原理 （1）过滤是利用可以让液体通过而不能让固体通过的多孔介质，将
悬浮液中的固、液两相加以分离的操作。 （2）过滤方式
①滤饼过滤
（见图4-7a）过滤时悬浮液置于过滤介质的一侧。过滤介质常用多 孔织物，其网孔尺寸未必一定须小于被截留的颗粒直径。在过滤 操作开始阶段，会有部分颗粒进入过滤介质网孔中发生架桥现象 （图4-7b），也有少量颗粒穿过介质而混与滤液中。随着滤渣的 逐步堆积，在介质上形成一个滤渣层，称为滤饼。不断增厚的滤 饼才是真正有效的过滤介质，而穿过滤饼的液体则变为清净的滤 液。通常，在操作开始阶段所得到滤液是浑浊的，须经过滤饼形 成之后返回重滤。
4.2颗粒床层的特性
（1）床层空隙率ε 固定床层中颗粒堆积的疏密程度可用空隙率来表示，其定义如下：
空隙体积 床层体积
床层体积V 颗粒所占体积v 床层体积V
1
v V
。 ε的大小反映了床层颗粒的紧密程度，ε对流体流动的阻力有极大的影响
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=（床层体积－颗粒体积）/ 床层体积 2.床层的比表面积 ab = (1－ ) a 3.床层的自由截面积 对各向同性的床层：
床层的自由截面积 / 床层的截面积 ＝
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9
3.2.3 流体通过床层流动的压降
1.床层简化模型
床层中不规则的通道假设成长度为 L、当量直径 为 deb 的一组平行细管，且容积和表面积不变。
过滤：以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使 悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截 留在介质上，从而实现固、液分离的操作。 过滤介质：过滤操作用的多孔物质。 滤浆（料浆）：所处理的悬浮液。 滤饼（滤渣）：被截留的固体物质。
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滤液
滤浆
滤饼 过滤介质
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架桥现象
50
pc pm
R Rm
p
rL
Le
dV
p
Ad rL Le
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58
5.过滤基本方程式
LA V
：获得1m3滤液所形成的滤饼的体积，即滤饼体
积与相应滤液体积之比。
L V
A
Le
Ve
A
Ve：过滤介质的当量滤液体积。
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dV
p
p
u Ad rL Le rV Ve
0
C1 C2 C1
C1：旋风分离器进口气体含尘浓度，g/m3； C2：旋风分离器出口气体含尘浓度，g/m3。
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40
（2）粒级效率或分效率p
某种粒度的颗粒被分离下来的质量分率。
pi
C1i C2i C1i
C1：旋风分离器进口气体含尘浓度，g/m3； C2：旋风分离器出口气体含尘浓度，g/m3。
d eb
4
1 a
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10
2.液体通过床层压降的数学描述
p f
L
d eb
u12 2
u1
u
d eb
4
1 a
p f L
1
3
a
u
2
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11
3.模型参数的实验测定
1）康采尼实验结果
Re b 2 层流
K
Re b
K 5
Re b
debu1 4
u
a1
p f 5 1 2 a2u
24
Re t
ut
d 2 s g
18
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17
（2）过渡区或艾仑（Allen）定律区：
1 Re t 103
18.5
Re
0.6 t
ut 0.27
d
s
g
Re
0.6 t
（3）湍流区或牛顿（Nuwton）定律区：
103 Re tg
4d 3S
3 2
g
Re t
ut
Re t 1
4S g
3 2ut 2
Re t
d
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21
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22
2.重力沉降设备
1）降尘室 (1)单层降尘室 籍重力沉降从气流中分离出尘粒的设备。
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含尘气体
净化气体
含尘气体
u ut
净化气体 尘粒
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3
3.1 概述
1. 混合物的分类
混合物
均相混合物：溶液和混合气体 非均相混合物 气态：含尘气体等
液态：悬浮液等
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4
2.非均相混合物的分离方法
1）沉降（重力沉降和离心沉降） 2）过滤
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5
3.2 颗粒及颗粒床层的特性
3.2.1 颗粒的特性
1.单一颗粒的特性
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62
3.4.3 恒压过滤
k
1
r 1
dV
d
k A2 p1 s
V Ve
V Ve dV kA2p1s d
V Ve
0
Ve dV
Ve kA2p1s
e d
0
e
V Ve
Ve
V
Ve
d
V
Ve
kA2p1s
d e
e
e
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3.4.3 恒压过滤
k
L
3
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12
2）欧根实验结果
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13
3.3 沉降分离
沉降操作：在某种力场中利用连续相和分散相之 间的密度差异，使之发生相对运动，从而实现分 离的操作过程。
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14
3.3.1 重力沉降 1.沉降速度
1）球形颗粒的自由沉降
Fg＝
6
d
3s
Fb＝
6
d
3
Fd＝
4
d
2
u
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1.惯性离心力作用下的沉降速度
惯性离心力
6
d
3s
uT2 R
惯性离心力
6
d 3s
uT2 R
阻力 d 2 ur2
42
uT：颗粒在切向上的速度；
ur：颗粒在径向上的速度，离心沉降速度。
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三力平衡时可得：
ur
4d s uT2
3 R
离心沉降速度与重力沉降速度相比： （1）方向不同 （2）重力沉降速度是定值，而离心沉降速度不是 定值。
1）球形颗粒
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V d3
6
S d 2
a 6 d
d：颗粒的直径； V：球形颗粒的体积； S：球形颗粒的表面积； a：比表面积。
6
2）非球形颗粒
（1）体积当量直径
de
3
6V p
（2）形状系数 s＝ S / Sp
s：形状系数或球形度；
Sp：颗粒的表面积；
S：与该颗粒体积相等的圆球的表面积。
粒级效率曲线：
粒级效率p与颗粒直径di的对应关系。
3/8/2021
41
同一型式且尺寸比例相同的旋风分离器，该曲线相同。
3/8/2021
42
总效率和粒级效率之间的关系：
n
0 xi pi i 1
3）压强降
p ui2
2
500 ~ 2000Pa
3/8/2021
43
4.旋风分离器的结构型式与选用
3/8/2021
30
如果颗粒与流体的相对运动属于滞流时：
24
Ret
ur
d 2 s uT2
18 R
同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降
速度之比为：
ur ut
uT2 gR
Kc
Kc：离心分离因素
3/8/2021
31
2.旋风分离器的操作原理
外旋流 内旋流（气芯） 可除去直径在5μm以下的尘粒。
3/8/2021
71
3.4.6 过滤设备
3/8/2021
68
3.4.5 过滤常数的测定
1.恒压下的K、qe、e 的测定
q qe 2 K e
2q qe dq Kd
d
dq
2 K
q
2 K
qe
3/8/2021
69
q
2 K
q
2 K
qe
、q K、qe
qe2 Ke
e
3/8/2021
70
2.压速指数的测定
K 2kp1s ln K ln( 2k) (1 s) ln p K、p k、s
第三章 非均相物系的分离
3/8/2021
1
要求：
1.掌握重力沉降的原理及设备的工艺计算； 2.掌握离心沉降的原理及设备的性能； 3.理解过滤操作的基本原理、基本方程式； 4.掌握恒压过滤基本方程式及应用； 5.掌握过滤常数的测定； 6.掌握过滤设备的工作原理及计算。
3/8/2021
2
重点：
1.恒压过滤基本方程式及应用； 2.过滤常数的测定； 3.板框过滤机的工作原理及计算。
3/8/2021
36
ur
d 2 sui2 18Rm
t
B ur
18Rm B d 2 sui2
t
18Rm B
d
2 c
s
u
2 i
2Rm Ne
ui
3/8/2021
2Rm Ne
ui
37
dC
9B Ne sui
标准旋风分离器：
B D 4
ui
VS hB
VS DD
8VS D2
24
dC
9B Ne sui
Ad
3
5a2 1 2
pc
L
pc
rL
pc
R
r
5a
2
1
3
2
R rL
L：比阻 r：滤饼的比阻 R：滤饼的阻力
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56
4.过滤介质的阻力
u dV pm
Ad Rm
Rm rLe
Rm：过滤介质阻力； Le:过滤介质的当量滤饼厚度。
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57
u dV pc pm
Ad R Rm
l：降尘室的长度； H：降尘室的高度； b：降尘室的宽度； u：气体在降尘室的水平速度； VS：降尘室的生产能力；
t：降尘室最高点的颗粒沉降至室底需要的时间； ：气体通过降尘室的时间。
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25
t
H ut
l
u
当t 时，颗粒被分离。
床层的自由截面积 / 床层的截面积 ＝
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9
3.2.3 流体通过床层流动的压降
1.床层简化模型
床层中不规则的通道假设成长度为 L、当量直径 为 deb 的一组平行细管，且容积和表面积不变。
过滤：以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使 悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截 留在介质上，从而实现固、液分离的操作。 过滤介质：过滤操作用的多孔物质。 滤浆（料浆）：所处理的悬浮液。 滤饼（滤渣）：被截留的固体物质。
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49
滤液
滤浆
滤饼 过滤介质
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架桥现象
50
pc pm
R Rm
p
rL
Le
dV
p
Ad rL Le
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58
5.过滤基本方程式
LA V
：获得1m3滤液所形成的滤饼的体积，即滤饼体
积与相应滤液体积之比。
L V
A
Le
Ve
A
Ve：过滤介质的当量滤液体积。
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59
dV
p
p
u Ad rL Le rV Ve
0
C1 C2 C1
C1：旋风分离器进口气体含尘浓度，g/m3； C2：旋风分离器出口气体含尘浓度，g/m3。
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40
（2）粒级效率或分效率p
某种粒度的颗粒被分离下来的质量分率。
pi
C1i C2i C1i
C1：旋风分离器进口气体含尘浓度，g/m3； C2：旋风分离器出口气体含尘浓度，g/m3。
d eb
4
1 a
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10
2.液体通过床层压降的数学描述
p f
L
d eb
u12 2
u1
u
d eb
4
1 a
p f L
1
3
a
u
2
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11
3.模型参数的实验测定
1）康采尼实验结果
Re b 2 层流
K
Re b
K 5
Re b
debu1 4
u
a1
p f 5 1 2 a2u
24
Re t
ut
d 2 s g
18
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17
（2）过渡区或艾仑（Allen）定律区：
1 Re t 103
18.5
Re
0.6 t
ut 0.27
d
s
g
Re
0.6 t
（3）湍流区或牛顿（Nuwton）定律区：
103 Re tg
4d 3S
3 2
g
Re t
ut
Re t 1
4S g
3 2ut 2
Re t
d
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21
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22
2.重力沉降设备
1）降尘室 (1)单层降尘室 籍重力沉降从气流中分离出尘粒的设备。
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23
含尘气体
净化气体
含尘气体
u ut
净化气体 尘粒
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24
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3
3.1 概述
1. 混合物的分类
混合物
均相混合物：溶液和混合气体 非均相混合物 气态：含尘气体等
液态：悬浮液等
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4
2.非均相混合物的分离方法
1）沉降（重力沉降和离心沉降） 2）过滤
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5
3.2 颗粒及颗粒床层的特性
3.2.1 颗粒的特性
1.单一颗粒的特性
3/8/2021
62
3.4.3 恒压过滤
k
1
r 1
dV
d
k A2 p1 s
V Ve
V Ve dV kA2p1s d
V Ve
0
Ve dV
Ve kA2p1s
e d
0
e
V Ve
Ve
V
Ve
d
V
Ve
kA2p1s
d e
e
e
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63
3.4.3 恒压过滤
k
L
3
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12
2）欧根实验结果
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13
3.3 沉降分离
沉降操作：在某种力场中利用连续相和分散相之 间的密度差异，使之发生相对运动，从而实现分 离的操作过程。
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14
3.3.1 重力沉降 1.沉降速度
1）球形颗粒的自由沉降
Fg＝
6
d
3s
Fb＝
6
d
3
Fd＝
4
d
2
u
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28
1.惯性离心力作用下的沉降速度
惯性离心力
6
d
3s
uT2 R
惯性离心力
6
d 3s
uT2 R
阻力 d 2 ur2
42
uT：颗粒在切向上的速度；
ur：颗粒在径向上的速度，离心沉降速度。
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29
三力平衡时可得：
ur
4d s uT2
3 R
离心沉降速度与重力沉降速度相比： （1）方向不同 （2）重力沉降速度是定值，而离心沉降速度不是 定值。
1）球形颗粒
3/8/2021
V d3
6
S d 2
a 6 d
d：颗粒的直径； V：球形颗粒的体积； S：球形颗粒的表面积； a：比表面积。
6
2）非球形颗粒
（1）体积当量直径
de
3
6V p
（2）形状系数 s＝ S / Sp
s：形状系数或球形度；
Sp：颗粒的表面积；
S：与该颗粒体积相等的圆球的表面积。
粒级效率曲线：
粒级效率p与颗粒直径di的对应关系。
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41
同一型式且尺寸比例相同的旋风分离器，该曲线相同。
3/8/2021
42
总效率和粒级效率之间的关系：
n
0 xi pi i 1
3）压强降
p ui2
2
500 ~ 2000Pa
3/8/2021
43
4.旋风分离器的结构型式与选用
3/8/2021
30
如果颗粒与流体的相对运动属于滞流时：
24
Ret
ur
d 2 s uT2
18 R
同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降
速度之比为：
ur ut
uT2 gR
Kc
Kc：离心分离因素
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31
2.旋风分离器的操作原理
外旋流 内旋流（气芯） 可除去直径在5μm以下的尘粒。
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3.4.6 过滤设备
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68
3.4.5 过滤常数的测定
1.恒压下的K、qe、e 的测定
q qe 2 K e
2q qe dq Kd
d
dq
2 K
q
2 K
qe
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69
q
2 K
q
2 K
qe
、q K、qe
qe2 Ke
e
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70
2.压速指数的测定
K 2kp1s ln K ln( 2k) (1 s) ln p K、p k、s
第三章 非均相物系的分离
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1
要求：
1.掌握重力沉降的原理及设备的工艺计算； 2.掌握离心沉降的原理及设备的性能； 3.理解过滤操作的基本原理、基本方程式； 4.掌握恒压过滤基本方程式及应用； 5.掌握过滤常数的测定； 6.掌握过滤设备的工作原理及计算。
3/8/2021
2
重点：
1.恒压过滤基本方程式及应用； 2.过滤常数的测定； 3.板框过滤机的工作原理及计算。
3/8/2021
36
ur
d 2 sui2 18Rm
t
B ur
18Rm B d 2 sui2
t
18Rm B
d
2 c
s
u
2 i
2Rm Ne
ui
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2Rm Ne
ui
37
dC
9B Ne sui
标准旋风分离器：
B D 4
ui
VS hB
VS DD
8VS D2
24
dC
9B Ne sui
Ad
3
5a2 1 2
pc
L
pc
rL
pc
R
r
5a
2
1
3
2
R rL
L：比阻 r：滤饼的比阻 R：滤饼的阻力
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4.过滤介质的阻力
u dV pm
Ad Rm
Rm rLe
Rm：过滤介质阻力； Le:过滤介质的当量滤饼厚度。
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57
u dV pc pm
Ad R Rm
l：降尘室的长度； H：降尘室的高度； b：降尘室的宽度； u：气体在降尘室的水平速度； VS：降尘室的生产能力；
t：降尘室最高点的颗粒沉降至室底需要的时间； ：气体通过降尘室的时间。
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t
H ut
l
u
当t 时，颗粒被分离。