化工单元操作任务一 重力沉降
（2） 沉降槽（澄清器，增稠器，浓缩器）
连续式沉降槽示意图 适用于大流量、低浓度的悬浮液的分离。
沉降槽
沉降槽优缺点
沉降槽适于处理颗粒不太小、浓度不太高，但处理量 较大的悬浮液的分离。这种设备具有结构简单，可连续操
作且增稠物浓度较均匀的优点，缺点是设备庞大，占地面
积大、分离效率较低。
练习题
一、单项选择题
d 1.6 2.94 107 d 8.27 105 m
Ret d ut
8.27 105 0.694 0.6 ＝ 1.14 1 3 105
假设成立，所以 d 8.27 105 m 82.7m
提高沉降室效率的主要途径
解：先假定沉降在层流区进行，故可以用式（Ⅱ）计算: 6 s 1020 kg m3 已知：d p 15m 1510 m,
1.00510 Pa s 查出20℃的水的 998.2kg m , d 2 (s )g 代入式 ut 得： 18 (15 106 ) 2 (1020 998.2) 6 1 ut 9 . 807 2 . 66 10 m s 18 1.005 103 dut 15 106 2.66 106 998.2 R 检验 et 值 Ret 3.96 105 1 3 1.005 10
1
3 粘度 0.893710 Pa s
18 0.8937 103 0.01 2 d [ ] 2.02 104 m (1400 997) 9.807
检验 Ret 值： Ret
dut
2.02 104 0.01 997 2.25 1 0.8937 103
2 2
(2)浮力：Fb
d 3 g ,
由于是匀速运动，合力为零：
Fg Fb Fd
6
d s g
3
6
d g
3
4
d
2
u t2
2
4d ( s ) g …………（Ⅰ） ut 3
(二)阻力系数： f ( Ret , s )，Ret
dut
………………（Ⅳ）牛顿定律
ut 1.74
(三)沉降速度计算：
d (s )g
试差步骤：假设流型→采用对应公式计算 u t →校核 Ret 及流型
3、重力沉降计算举例 例题1-1： 有一玉米淀粉水悬浮液，温度20℃，淀粉颗粒平均直径为 15μm，淀粉颗粒吸水后的密度为1020kg· m-3 ，试求颗粒的沉降速度。
Vs l u ut H b H
Vs l b ut
…………（Ⅴ）
解：由式（Ⅴ）可知
ut
d (s )g 假定沉降在层流区，由式（Ⅱ）得： ut 18 d ut 9.21 105 0.694 0.6 18 3 105 0.694 5 ＝ 1.28 1 d ＝9.21 10 m Ret 5 3 10 4500 9.81
(一)球形颗粒沉降速度计算式推导： (1)重力： Fg mg d 3 s g ， 6 N ；
N ； 图1-1 颗粒在流 6 2 2 u F u F 体中的受力情况 p (3)阻力： hf t hf d t d 2 A 2 A
u u Fd A t d 2 t 2 4 2
3 3
6 1 假设相符，故算得的 ut 2.6610 m s
正确
例题1-2：有一温度为25℃的水悬浮液，其中固体颗粒的密度为 1400kg· m-3 ，现测得其沉降速度为0.01 m· s-1 ，试求固体颗粒的直径。
解：假设粒子在滞流区沉降，故可以用式（Ⅱ）求出其直径： s 1400 kg m3 已知：ut 0.01m s 1 , 查出25℃水的密度 997kg m 3 18ut 1 ] 2 式得： 代入 d [ (s )g
1、颗粒在空气中的自由沉降速度
颗粒在水中自由
沉降速度。 A.大于 B.等于
C.小于
D.无法判断
2、降尘室中，为完全分离某颗粒，其颗粒沉降时间 应——气体停留时间。 A 大于 B小于、等于
1A 2B
二、填空题 1、固体颗粒在空气中自由沉降，颗粒受——、—— 和——三种力的作用。其沉降速度为————。 2、沉降可分为——沉降和——沉降两大类。
降低沉降室内气流速度 增加沉降室长度 降低沉降室高度
不同粉尘的最高允许气流速度
沉降室内的气流速度一般为0.3～2.0m/s
降尘室的形状：即对一定气－固混合物，降尘室最大 的处理能力只取决于降尘室的底面积与速度ut，而与
高度H无关。
降尘室：扁平状。 降尘室的优缺点： 优点：结构简单、费用低，阻力损失小，易清理。 缺点：体积大、耗时长（沉降速度小）。 分离效率低，常作预除尘（及颗粒大、含量高时） 使用。如除去铁矿石燃烧产生SO2中的灰尘。
图1-2
－Ret关系曲线
非球形颗粒的形状可用球形度s 来描述。
s
S Sp
s—— 球形度；
S —— 颗粒的表面积，m2； Sp—— 与颗粒体积相等的圆球的表面积，m2。
对于
s＝1（球形度）的球形颗粒，由图1-2可知：
d 2 (s )g ∴ ut 18
24 Ret
重设正确
4、影响重力沉降速度的因素
① 颗粒形状
同一性质的固体颗粒，非球形颗粒的沉降阻力比球形颗
粒的大的多，因此其沉降速度较球形颗粒的要小一些。 ② 干扰沉降 当颗粒的体积浓度>0.2% 时，干扰沉降不容忽视。 ③ 器壁效应
当容器较小时，容器的壁面和底面均能增加颗粒沉降时
的曳力，使颗粒的实际沉降速度较自由沉降速度低。
降尘室平面运动图
降尘室的生产能力
多层降尘室的生产能力为：
降尘室
气体通过降尘室的停留时间 l u 颗粒在降尘室的沉降时间
t
H ut
图6-3
降尘室示意图
t 时，才可沉降
l H 或 u ut
降尘室计算举例 【例6-3】 某除尘室高2m、宽2m、长5m，用于矿石焙烧炉的炉气除尘。 3 矿尘的密度为4500 kg m ，其形状近于圆球。操作条件下气体流量为 25000 m 3 h 1 ，气体密度为0.6 kg m3 、粘度为 3 105 Pa s。 试求理论上能完全除去的最小矿粒直径。
Vs 25000/ 3600 0.694m s 1 bl 25 2
证明不在层流区，再假定在过渡区 d (s )g 0.6 u 0 . 27 R et 由式（Ⅲ）得： t
(0.694 ) 2 (0.27 ) 2 d 4500 9.81 d 0.694 0.6 0.6 （ ） 5 0.6 3 10
4 (1)层流区， 10 Ret 1
…………………（Ⅱ）斯托克斯定律
(2)过渡区， 1 Ret 10
，
3
18.5 Ret
， ，
0.6
0.6
∴ ut 0.27
d (s )g
Ret
……………（Ⅲ）阿仑定律
5 (3)湍流区， 1000 Ret 2 10
0.44
一、非均相物系的分离
1、非均相物系：存在相界面。对悬浮物有分散相与连续相。 2、非均相分离的分类 均相物系——传质操作（如蒸馏、吸收、萃取、干燥等） 非均相物系——机械操作（如沉降、过滤等） 3、常见非均相物系的分离操作 1）沉降：物系置于力场，两相沿受力方向产生相对运动而分离， 即沉降。 2）过滤：利用多孔的介质，将颗粒截留于介质上方达到液体与 固体分离。 3）湿法净制：“洗涤”气体 4）静电除尘：高压直流电场中，带电粒子定向运动，聚集分离。
项目六 其他单元操作技术
任课教师：苏小莉
项目六 其他单元操作技术
任务一 重力沉降 任务二 离心沉降 任务三 过滤操作技术 任务四 板框过滤机过滤常数的测定 任务五 萃取塔单元仿真 任务六 膜分离技术 任务七 冷冻技术 任务八 结晶操作
任务一 重力沉降
非均相物系的分离 重力沉降 重力沉降设备
与原假设不符，故重设固体颗粒在过渡区沉降，即应用式（Ⅲ）求解： d (1400 997) 9.81 d ( s ) g 0.6 0.01 0.27 (2.25) 0.6 ut 0.27 Ret 997
解出：
d 2.13 104 m
Ret
dut
2.13 104 0.01 997 2.37 0.8937 103
1、浮力、重力、阻力
2沉降设备主要 有——。 4、降尘室为气固两相分离设备，它的生产能力与该 设备的——有关，——无关。
3降尘室 旋风分离器 4面积 高
三、重力沉降设备
（1）降尘室：分离气——固混合物。
重力沉降从气流中除去尘粒的设备称为降尘室
（2）沉降槽：分离液——固混合物
重力沉降从悬浮液中分离出固体颗粒的设备称为沉降槽。 如用于低浓度悬浮液分离时亦称为澄清器；用于中等浓度 悬浮液的浓缩时，常称为浓缩器或增稠器。
（1） 降尘室
构造图
降尘室平面图
二、重力沉降
1、重力沉降分类
球形颗粒的自由沉降 颗粒在重力沉降过程中不受周围颗粒和器壁的影响，
称为自由沉降。
球形颗粒的干扰沉降
固体颗粒在重力沉降过程中，因颗粒之间的相互影响
而使颗粒不能正常沉降的过程称为干扰沉降。
2、重力沉降速度
ut
自由沉降速度：单一颗粒或充分分散的颗粒群（颗粒间 不接触）在粘性流体中沉降。 重力沉降速度——指自由沉降达匀速沉降时的速度。
化工原理第三章--重力沉降
0.44
u0 1.74 d s g
——牛顿公式
此处是标题
2
-刘宇-
3)影响沉降速度的因素
①颗粒的体积浓度 在前面介绍的各种沉降速度关系式中，当颗粒的体积浓 度小于0.2%时，理论计算值的偏差在1%以内，但当颗粒浓 度较高时，由于颗粒间相互作用明显，便发生干扰沉降， 自由沉降的公式不再适用。 ②器壁效应 当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时，（例如在100倍以上） 容器效应可忽略，否则需加以考虑。
假设沉降属于层流区
u0
艾伦公式（牛顿公式）
u0
Re0＞2 u0为所求 Re0＜2
d 2 s g 18
由已知条件：空气的密度为1.2kg/m3，黏度为0.0185mPa·s du0 若原假设滞流区正确，求得的沉降 核算流型 Re 0 速度有效。 具体解题步骤见例3-2
一降尘室气固体系1降尘室内的颗粒运动以速度u随气体流动以速度u作沉降运动二重力沉降分离设备气体气体进口出口工作原理2沉降运动时间气体停留时间分离降尘室使颗粒沉降的条件hblhbhb说明含尘气体的最大处理量与某一粒径对应的是指这一粒径及大于该粒径的颗粒都能100被除去时的最大气体最大的气体处理量还与降尘室底面积和颗粒的沉降速度有关底面积越大处理量越大但处理量与高度无关
此处是标题
4
-刘宇-
分析：
L H （1）降尘室使颗粒沉降的条件 u u0
u 0 Hu L
（3）降尘室的生产能力
Vs BLu0 A0u0
Vs变为原来的两倍
1)变为两层→沉降室面积变为2A0 u0不变 2)变为两层→沉降室面积变为2A0 Vs不变
u0的求取 试差法 （2）层流区
u0
重力沉降
Fg Fb Fd ma
6 dp pg
3
6
dp g
3
4
dp
2
u2
2
6
d p 3 pa
整理得：
p 3 2 a g u p 4d p p
颗粒开始沉降的瞬间，速度u=0，因此阻力Fd=0，a→max
颗粒开始沉降后，u ↑ →Fd ↑；u →ut 时，a=0。 等速阶段中颗粒相对与流体的运动速度ut 称为沉降速度。
解：1）在20℃水中的沉降。
用试差法计算 先假设颗粒在滞流区内沉降 ，
d 2 s g ut 18
附录查得，20℃时水的密度为998.2kg/m3,μ=1.005×10-3Pa.s
ut
95 10 3000 998.2 9.81
6 2
18 1.005 10 3
例如
分散相
分散物质 非均相物系 连续相 分散介质
处于分散状态的物质
如：分散于流体中的固体颗粒、 液滴或气泡 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
连续相与分散相 机械 分散相和连续相 分离 分离 不同的物理性质 发生相对运动的方式
沉降 过滤
2.非均相物系分离的目的
（2）过滤 利用某种多孔物质作过滤介质，流体通过介质而固体颗粒 被截留在介质上，从而得到分离。适于较细小悬浮物系的处 理。
（3）湿法除尘：利用液体（通常是水）洗涤含尘气体，除去 其中的尘粒，适于细小颗粒。
（4）电除尘：利用高压电场的作用，使悬浮在气相中的微粒 带电并被板状或管状电极吸引而除尘。适于更细小的悬浮物 系的分离。
化工单元操作(张宏丽)(二版) Word 文档
化工单元操作(张宏丽)(二版)∙作者：张宏丽刘兵闫志谦等∙出版社：化学工业出版社∙出版日期：2010年5月∙ISBN：712207871∙页数：272装帧：平装开本：16版次：2 ∙市场参考价：￥32商品编号：2389865绪论一、本课程的学习内容和任务二、单元操作的名称与分类三、基本概念与方法四、单位制和单位换算复习题习题第一章流体流动第一节流体流动的主要任务一、流体的输送二、压力、流速和流量的测量三、为强化设备提供适宜的流动条件第二节流体静力学一、流体的压缩性二、流体的主要物理量三、流体静力学基本方程式第三节流体动力学一、流量方程式二、稳定流动与不稳定流动三、流体稳定流动时的物料衡算——连续性方程四、流体稳定流动时的能量衡算——伯努利方程五、伯努利方程的应用第四节流体阻力一、流体的黏度二、流体流动的类型三、圆管内流体的速度分布四、流体阻力的计算第五节流量的测量与调节一、孔板流量计二、文氏管流量计三、转子流量计第六节管路一、管子二、管件三、阀件四、管路的连接五、管路的热补偿六、管路的保温和涂色复习题习题4次课——12学时第二章液体输送第一节液体输送的主要任务第二节离心泵操作技术一、离心泵的工作原理与构造二、离心泵的性能参数与特性曲线三、离心泵的安装高度与汽蚀现象四、离心泵的工作点与流量调节五、离心泵的操作、运转及维护六、离心泵的类型与选择第三节正位移泵操作技术一、往复泵二、旋转泵三、旋涡泵四、正位移泵的操作、运转及维护第四节常见流体输送方式一、压缩空气送料二、真空输送三、高位槽送料四、液体输送机械送料复习题习题2次课——6学时第三章气体的压缩与输送第一节气体压缩与输送的主要任务第二节往复式压缩机一、往复式压缩机的主要构造和工作原理二、往复式压缩机的生产能力三、多级压缩四、往复式压缩机的操作、运转及维护第三节离心式气体输送机械一、离心式通风机二、离心式鼓风机和压缩机第四节旋转式气体输送机械一、罗茨鼓风机二、液环压缩机第五节真空泵一、往复式真空泵二、水环真空泵三、真空喷射泵复习题第四章非均相物系的分离第一节非均相物系分离的主要任务一、非均相混合物的分离在工业中的应用二、非均相混合物的分离方法第二节过滤一、过滤的基本概念二、过滤操作过程三、过滤设备四、影响过滤操作的因素第三节沉降一、重力沉降二、离心沉降三、其他气体净制设备第四节离心分离一、离心分离的概念二、离心机的结构与操作复习题第五章传热第一节传热的主要任务一、传热在化工生产中的应用二、传热的基本方式三、工业生产上的换热方法四、、间壁式换热器简介五、稳定传热与不稳定传热第二节传热计算一、传热速率方程二、热负荷和载热体用量的计算三、平均温度差四、传热系数的测定和经验值第三节热传导一、导热基本方程和热导率二、通过平壁的稳定热传导三、通过圆筒壁的稳定热传导第四节对流传热一、对流传热方程二、对流传热系数三、设备热损失计算第五节传热系数一、传热系数的计算二、污垢热阻第六节换热器一、间壁式换热器的类型二、换热器的运行操作三、换热器常见故障与处理方法四、传热过程的强化途径五、列管式换热器设计或选用时应考虑的问题复习题习题3次课——9学时第六章蒸发一结晶第一节蒸发一结晶的主要任务第二节单效蒸发一、单效蒸发流程二、单效蒸发的计算三、溶液的沸点和温度差损失第三节多效蒸发一、多效蒸发的操作原理二、多效蒸发的流程三、多效蒸发效数的限定第四节结晶的基本原理一、溶解度和溶液的过饱和度二、结晶的速率和晶粒的大小三、结晶产品的纯度和产量四、结晶的方法第五节蒸发器和结晶器一、蒸发器的基本结构二、蒸发器的主要类型三、蒸发器的辅助装置四、结晶器复习题习题第七章蒸馏第一节蒸馏的主要任务一、蒸馏及其在化工生产中的应用二、汽液传质设备的分类第二节两组分溶液的汽液相平衡关系4次课——12学时……第八章吸收第九章萃取3次课——9学时第十章干燥《化工单元操作(第2版)》主要介绍化工生产过程中常见的单元操作的基本原理、典型设备的构造和性能、一般的计算方法以及单元操作技术。
中职化工原理教案：重力沉降(全2课时)
中等专业学校2023-2024-1教案编号：备课组别化工组课程名称化工原理所在年级一年级主备教师授课教师授课系部授课班级授课日期课题重力沉降（第1课时）教学目标1.认识不同流动状态时沉降速率计算公式，掌握层流重力沉降速率计算。
2.进一步发展学生自主学习的能力，培养学生积极思考的习惯。
3.能够认识简单的沉降设备，将理论联系实际。
重点层流重力沉降速率计算，沉降设备的工作原理难点层流重力沉降速率计算教法以PPT展示和黑板讲授相结合为主，启发，讨论，提问等多种方式相结合教学设备一体机、PPT教学环节教学活动内容及组织过程个案补充教学内容第一部分：组织教学、清点人数[组织教学、清点人数]点名、查看学生上课出勤情况[展示“复习提问"，找学生回答问题] 什么是沉降？重力沉降的原理？第二部分：新课导入展示图片教学内容[启发思考]不同流动状态沉降速率相同吗？工业上用什么沉降？今天要讲的就是不同流动形态的重力沉降速率公式和重力沉降设备。
第三部分：新课讲授[展示课件、介绍学生在本节课需要掌握的知识、能力、素养目标][板书]1. 重力沉降速率[讲述]阻力系数主要与雷诺数有关，根据雷诺数数值范围可将沉降分为三个区域，各区域内阻力系数与雷诺数的关系为:代入沉降速率计算式得滞留区计算公式称为斯托克斯公式；过渡区计算公式称为艾伦公式；湍流区公式称为牛顿公式。
[提问]计算沉降速率的计算步骤？[回答]计算沉降速率时，需先知道Re p以判断流型，而后才能选用计算式。
而Re p又与待求的u t有关，故应采用试差法。
即先假设沉降在某一区域内，选用相应的公式计算，然后再根据求出的u t值计算Re p值，如果Re值在所设范围内，则计算结果有效，否则需另设一区域重新计算，直到按求得的u t，所算出的Re p值与所设范围相符为止。
由于沉降操作中涉及的颗粒较小，操作通常处于滞流区，因此一般先假设沉降在滞流区内。
教学内容应注意，只有当悬浮系统中的每个粒子独自沉降而不互相干扰时，按上述各式计算出的u t值才与实际沉降速率接近，这种情况称为自由沉降。
《化工单元操作》课程标准_图文
《化工单元操作》课程标准课程名称：化工单元操作适用专业：应用化工、石油化工的等化工类相关专业课程类别：专业核心课修课方式：必修课程时数：256学时一、课程性质和任务（一）课程定位《化工单元操作》是承前启后、由理及工的桥梁，主要研究化工过程中各种单元操作，是一门强调工程观念、定量运算、设计、操作能力的训练，强调理论和实际相结合、提高分析问题、解决问题的能力及应用知识的综合技能课程，是高职院校化工类专业学生在具备了必要的数学、物理、物理化学、化工制图和计算技术等基础知识之后必修的专业课，目的使学生获得今后从事化工生产过程与化工生产工艺操作、管理等必备的技能。
课程内容是以化工生产企业工段长以上岗位职工所需的职业能力为依据进行设置，其功能是使学生掌握常用的化工单元操作过程和反应过程的相关原理及相应设备操作及维护技能，会进行化工单元过程方案的选择、设备的选用及部分设备的简单设计，为今后学习《化工工艺》、《反应过程与技术》、《精细化工生产技术》、《石油加工生产技术》等核心课程的学习打下坚实的基础，注重培养学生的自学能力、分析问题和解决问题的能力、人际沟通能力，为走上工作岗位打下良好的基础。
(二)课程设计思路按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体”的总体设计要求，以化工专业工程技术人员的相关工作任务和职业能力分析为依据，构建工作过程完整的课程体系。
该门课程以培养化工单元过程方案选择能力、设备选用与简单设计能力、装置的操作运行能力为基本目标，打破传统的学科完整体系，构建工作过程完整的学习过程，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学习者在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学习者的自学能力与就业能力。
学习项目选取的基本依据是该门课程的工作领域和工作任务，具体以常用的化工单元操作为线索进行设计，包括:化工管路、流体输送过程、碳酸钙悬浮液及非均相物系的分离、换热操作、吸收操作、精馏操作、干燥操作、其他单元操作操作简介等八个学习情境，各学习情境按照认识工艺流程-了解主要设备-明确加工物系-理解工艺指标-分析检验结果-评定考核过程等若干工作任务来训练学生化工岗位的操作技能，以工作任务为中心引出相关知识。
《化工单元过程及操作》课程标准
《化工单元过程及操作》课程标准一、课程性质（一）课程定位本课程是中等职业学校化学工艺专业必修的专业基础课，是具体体现和实现职业院校化学工艺专业人才培养目标的重要课程。
通过本课程的学习，使学生掌握化工单元过程及操作的相关知识，具备生产一线工艺设备使用、管理、维护保养的初步技能，进一步提升学生的职业岗位综合能力和职业素养。
本课程应与化工设备与机械、化工生产工艺同时开设，并为后续专业方向课程打好基础。
（二）设计思路本课程是依据"化学工艺专业相关工作任务和职业能力分析表"中的化学工艺专业工作领域设置的，主要是培养学生分析、解决化工生产实际问题方面的能力，在化学工艺专业的教学体系中处于承上启下、不可或缺的地位。
本课程采用了综合化、模块化的设计方法，每个模块均采用了理论实践一体化的思路，力求体现"学练一体、校训融合"的教学理念；本课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力；本课程的内容组织形式上强调学生的主体性，在每个模块实施时，先提出学习目标，再进行任务分析，使学生在开始就知道学习的任务和要求，引起学生的注意，利于学生在任务驱动下，自主学习、自我实践。
在企业调研的基础上，根据化工单元过程及操作这一工作任务对知识和技能的需要，对该课程的内容选择作了模块化的改革，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，基于工作过程系统化建设该课程。
以液体流动与输送、沉降与过滤、传热、蒸发、蒸馏、吸收、干燥、冷冻、萃取、结晶、膜分离的化工生产的操作单元为载体来设计教学情境，且每一载体均是一个相对完整的工作过程。
每一模块以化工过程单元操作为主线，结合化工生产常用设备的相关知识，包含每个化工单元操作的简介、技术应用、操作依据、设备构造、操作方法、常见故障分析处理等内容，从而培养学生单元操作的岗位技能和技术应用能力。
教学过程中突出能力训练，力求在实际工作环境中获得真正地职业能力，结合四级职业资格标准对知识、能力、态度的要求，充分运用任务引领、实践导向的课程思想进行项目设计，按照提出任务、制定方案、解决任务、总结与反馈、教学评价等步骤组织项目教学，每个项目在教学中根据企业工作实际情况，要求学生不仅能能正确操作典型化工单元操作设备还能掌握常见化工单元操作的操作要领，并能能处理化工单元操作过程中常见的故障。
《重力沉降法》课件
重力的作用效果是 使物体向地心加速 下落
重力沉降法的定义
重力沉降法是一种 利用重力作用使悬 浮颗粒从流体中分 离出来的方法。
原理：悬浮颗粒在 重力作用下，会逐 渐下沉，而流体则 向上流动，从而实 现颗粒与流体的分 离。
应用：广泛应用于 污水处理、化工、 食品等行业。
优点：操作简单， 成本低，效率高。
过滤法：操作简单，成本低，但分离效率 低，适用于大颗粒物质
磁选法：操作简单，成本低，但分离效率 低，适用于磁性物质
05 重力沉降法的实验操作
实验前的准备
实验材料：离心管、离心机、 溶液、样品等
实验环境：无尘、无菌、温度 适宜
实验设备：离心机、天平、量 筒、滴定管等
实验步骤：样品处理、离心、 收集、分析等
重力沉降法的原理
原理：利用颗粒物在重力作用下的沉 降速度不同，实现颗粒物的分离和净 化
过程：将待处理液体与颗粒物混合， 然后让其自然沉降，颗粒物沉降速 度大于液体，从而实现分离
应用：广泛应用于污水处理、空气净 化等领域
优点：操作简单，成本低，适用于大 规模处理
重力沉降法的应用
空气污染控制： 去除空气中的颗 粒物和悬浮物
记录实验数据：包括时间、温度、 压力、浓度等
绘制图表：将实验数据绘制成图表， 如柱状图、折线图等
添加标题
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添加标题
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数据处理：使用Excel或其他软件 进行数据处理和分析
分析结果：根据实验数据和图表， 分析实验结果，得出结论
实验结果分析
颗粒大小 对沉降速 度的影响
溶液浓度 对沉降速 度的影响
设备问题：重力沉降法需要大型设备，投资成本较高
环境问题：重力沉降法在处理过程中会产生噪音和粉尘，对环境造成影响
化工原理 沉降PPT课件
。降m尘/室s一般用于分离
的
粗颗粒。
u
u 0.5m / s
dP 50m
• A—降尘室底面积， 。 m 2
A BL
• u t —颗粒的沉降速度，
决定。
d P,min
u 。m /应s根据要t 分离的最小 颗粒直径
第25页/共71页
重力沉降设备
• 讨论：
★1）对一定物系，ut一定，降尘室的处理能力只取决于降尘室的底面积A， 而与高度H无关，故降尘室应设计成扁平形状，或在室内设置多层水平隔 板。
成正比，服从一次方定律。 • ② Allen区(2 ＜ Rep＜500) • 开始发生边界层分离，颗粒后部形成旋涡——尾流→尾
流区压强低→形体曳力增大 • ③ Newton区(500 ＜ Rep＜2×105) • 形体曳力占主导地位，表面曳力可以忽略。曳力∝u2 ，
曳力系数与Rep无关。 • ④ Rep>2×105 • 曳力系数骤然下降，层流边界层→湍流边界层分离点后
d
P
4dP P
ReP 2
ut
4dP (P )g 3
24 24 ReP d put
ut
dP2(P )g 18
ut
4dP (P )g 3 24
ut
dP2(P )g 18
d put
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2 ReP 500
500 ReP 2105
• 讨论：
ut
0.781
d
1.6 P
第10页/共71页
（1）沉降的加速阶段
• 问题：将一个表面光滑的球形颗粒置于静止的流体中，
若颗粒在重力的作用下沿重力方向作沉降运动，此时
颗Fg粒受m到g 哪6些d力P3的P g作用呢？
化工原理第三章概述重力沉降
3
6VP
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二、重力沉降分离设备
1、分级器 —— 将密度不同的颗粒分离的设备 【分离原理】利用不同密度的颗粒在流体中的沉降 速度不同这一原理来实现它们之间的分离。 【分离对象】不同种类（密度不同）的固体颗粒， 工业上的选矿便是利用此原理。
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选矿工艺流程图
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五、非均相物系分离的作用
（1）回收分散物质；（从催化反应器中回收催化剂 颗粒） （2）净制连续介质；（二氧化硫气体除尘） （3）保护环境。（污水处理、除去烟道气中的粉尘 等）
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催化剂再生器
催裂化反应器
催
化
裂
旋液分离器
化
工
艺
流
程
图
旋风分离器
分馏塔
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Re
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层流区
过渡区
湍流区
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ζ－Re关系曲线图
（2）过渡区：2＜Re＜500，Allen定律区
10
Re （3）湍流区：500＜Re＜2×105，Newton定律区
0.44
【说明】（1）查ζ－Re关系曲线图，准确但复杂； （2）经验公式计算简便，但是有误差。
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二、非均相物系的特点
（1）体系内包含一个以上的相； （2）相界面两侧物质的性质（物理性质，如密度等 ）完全不同； 【例如】如由固体颗粒与液体构成的悬浮液、由固 体颗粒与气体构成的含尘气体等。
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三、非均相物系的组成
【分散相】处于分散状态的那一相 ； 【分散物质】处于分散状态的那种物质，如分散于 流体中的固体颗粒、液滴或气泡 。 【连续相】包围着分散相物质且处于连续状态的那 一相 ； 【连续相介质】处于连续状态的那种物质，如分气 固混合物的气体，悬浮液中的液体。
化工单元操作的基础知识
沉降的分类及操作
力场
沉降类型
物料组成
重力场
重力 沉降
自由沉降，比如静
止分层
气—固、液—固、
干扰沉降
气—液、液—液
离心 力场
化工单元操作 的基础知识
什么是化工单元操作？
化工单元操作是指由各种化学生产过程中以物理为 主的处理方法概括为具有共同物理变化特点的基本操作。
化工产品的基本过程，都是由若干物理加工过程 （即单元操作）和化学反应过程（即化学反应）组合而 成。
化工单元操作分类
流体流动过程，包括流体输送、沉降、过滤等。 传热过程，包括加热、冷却、冷凝、制冷等。 传质过程，即物质的传递，包括吸收、蒸馏、萃取、
吸附、干燥等。 传力过程，即温度和压力变化的过程，包括液化、冷
冻等。 机械过程，包括固体输送、粉碎、筛分等。
一、流体流动过程
流体输送：流体以一定流量沿着管道（或明渠）由一处送到另 一处。
沉降：由于分散相和分散介质的密度不同，分散相粒子在力场 (重力场或离心力场)作用下发生的定向运动。沉降的结果使分 散体系发生相分离。
不同流速的流体之间存在着阻碍其相对运动的 摩擦阻力，称为内摩擦力。流体的粘度就是这种内 摩擦力的表示与度量。粘性越大，流动性越差。
流体输送的一些相关知识
二. 流量与流速
流量：单位时间内流过管道某一截面的流体量。
①体积流量：Q，m3/s； ②质量流量：G，kg/s ；G=ρQ
通转用 涡 浮子型 街 子电 磁流流流量量量计计计
流体输送的一些机械