粉体工程第五章-2

w-驱进速度（cm/s）；F-（m2/m3·s）
第四节 固液分离
液固系统：不同尺寸的微小固体颗粒分布在液相中 <1nm，真溶液 颗粒尺寸 1nm~0.1μm，胶体溶液 >0.1μm，悬浮液 固液分离 ：用某些分离方法或技术将液体悬浮液的 液相和固相分开的过程 。 固液分离的方法—根据固体颗粒的粒度和浓度选择： 一、浓缩（液相受限，颗粒运动）； 二、过滤（颗粒受限，液相运动）； 三、干燥（传热、传质过程）。
1. 惯性式收尘器 2. 旋风收尘器 3. 过滤式收尘器 4. 洗涤式收尘器 5. 电收尘器
第五章第三节
1. 惯性式收尘器
沉降分离原理：V颗粒<V气，悬浮 V颗粒>V气，沉降。 a.重力沉降（重力式收尘器）
利用重力为捕集分离粉尘颗粒的作用力 。 可将同一种物料的不同大小颗粒进行分级 ——沉降池、沉降室、水利分级机等 可将具有同一粒径的不同物料的颗粒进行分选 ——选矿
[例]已知A、B两种颗粒的混合物，经分离后，A群回 收率为100%，B群回收率为0。试求其分离效率。
第三节 气固分离
气固系统：悬浮在气体介质中的固体颗粒（粉
尘）所组成的气态分散体系。
气固分离：从气体与悬浮相的颗粒混合相中除
去颗粒单元的操作 。
一、分离过程（三阶段） 二、分离系统（装置）
第五章第三节
第五章第三节
2. 排尘 经分离界面以后已分离出来的粉尘排离排尘口
返混：已浓缩的粉尘由于种种原因又返回到气流中 而混掺在一起的现象 。 二次飞扬：在分离界面上已分离的粉尘，又再度从 分离界面上飞扬起来进入气流中的现象 。
3. 排气 相对净化的气流从分离器内排出的过程
第五章第三节
二、分离系统（装置）
第五章第三节
5. 电收尘器
工作原理： 通以高压直流电使气体电离，所产生的 正负离子作用于通过静电场的含尘气体，使 气体中的粉尘微粒荷电，在电场力的作用下 驱使带电尘粒沉积于集尘极的表面上。 k e ( 1 ) 100 收尘效率（99%）：
k wF 集尘电极面积（m 2） F 处理气体量（m 3 / s）
第五章第四节
3. 重力式分离 使悬浮液与絮凝剂充分混合，悬浮液中 心的固体颗粒结成絮团，形成絮团沉降。 4. 离心浓缩 以颗粒惯性力取代其重力，使沉降速 度增加。 使固体沉至鼓壁的条件：t1≤t2
t1—颗粒沉至鼓壁时间； t2—流体自入口进至出口流出时间。
第五章第四节
二、过滤
悬浮液通过能截留固体颗粒，并具有渗透 性的多孔介质实现固液分离 。 推动力（重力、真空抽力、压力、离心力 等）用于克服过滤阻力。 过滤过程 ： 滤浆
b. 惯性分离
利用气流与物料在流路中冲击到挡板后，改变 方向的惯性差来分离物料——烟草工业。
第五章第三节
2. 旋风收尘器
离心式分离器的主要类型，利用高速旋转的含尘气流的离 心力将粉尘从气体中分离出来 。 工作原理：进口流入的气流，受内外筒、顶盖限制形成外 旋流（起收尘作用），在锥体部分气流收缩向中心靠拢形 成内旋流， 物料被惯性力甩出，沿壁面下滑至集尘斗。 筛分理论： 颗粒受到离心力（旋流场）和向心力（汇流场）作用。 d>dc，离心力>向心力，被推到外壁； d<dc，离心力<向心力，被带入上升气流。 边壁粉尘浓度达到极限负荷浓度时，颗粒被分离出来。
第五章第一节
三、收尘设备的分类与特点
1. 重力收尘：利用粉尘在运动气流中的沉降行为；
dc>100μm,ηT=30~50%，一级收尘
2. 惯性收尘：利用粉尘和空气的惯性差值；
dc>30μm,ηT=50~70%
3. 离心收尘：利用离心力加速颗粒的沉降；
dc>5μm,ηT=70~90%
4. 湿法收尘：利用粉尘的润湿性；dc>0.1μm,ηT=95~99% 5. 过滤收尘：利用多孔材料的过滤作用；
粉体工程 与 纳米技术
第五章 分离（Separation）
第一节 概述 第二节 分离效率 第三节 气固分离 第四节 固液分离 第五节 固固分离
第五章第一节
第一节 概述
一、粉尘机理 二、收尘意义 三、收尘设备的分类与特点
第五章第一节
一、粉尘机理
粉尘的定义：能较长时间悬浮于气体中的固体粒子。 粉尘悬浮机理：粉尘和气体相对运动，产生相互作用力。 粉尘的产生：
第五章第五节
一、浮选
利用矿物和杂质表面性质不同将其分离的方法。 分离作用原理：颗粒有选择地附着于吹入悬浊液 中的空气泡而上浮。 浮选操作： （1）调整需要分离的混合物的颗粒表面性质，使 其中的一种成分附着于空气泡，另一种成分则沉 浸于水中。 （2）加起泡剂，产生稳定的泡沫。 （3）分离附着于泡沫和不附着于泡沫的颗粒。
滤饼 过滤介质
滤液
第五章第四节
恒压过滤：过滤过程中，压差保持不变，这时
随滤饼的增厚，阻力增大，过滤速度逐渐减小。
恒速过滤：过滤过程中，过滤速度保持不变，
为此必须使介质两侧的压强逐渐加大。
第五章第四节
三、干燥
将热量传给含水物料，将此热量作为潜 热，使水分蒸发并分离出去的过程。
第五节 固固分离
一、浮选 二、磁选 三、物理分离
一次尘化作用—所需能量非常小，只在局部区域运动 连续过程 二次扩散作用—所需能量较大，粉尘发生漫延
例：
1. 燃料燃烧 烟气 2. 物料的自由坠落 3. 物料在管道中流动和卸出 4. 机内余压产生粉尘
第五章第一节
二、收尘意义
1. 保护环境，保障从业人员的身体健康。 f-SiO2 矽肺
2. 回收原料，降低成本，节约能耗。 3. 减少机电设备的磨损，减轻建筑物的承重。
第五章第五节
二、磁选
又称磁性分离，主要应用于选矿和清除磁 性杂质 。 原理 ：粉体中铁磁物质在外磁场的作用下 被磁化，并能被磁铁吸住，从而将铁磁物 质从混合物中分离出来 。
第五章第五节
三、物理分离
第五章第二节
2. 分级分离效率：对于某一粒级的颗粒的分离效率。
d
God Gid
100%
式中： God—收下颗粒中，粒径d为中心的d（d）宽度范围内 的颗粒含量（g/s） Gid—原来流体中粒径d为中心的d（d）宽度范围内的 颗粒含量（g/s）
第五章第二节
ηd（%）
临界粒径dc :大于dc的颗粒应该都可以被捕 集分离，而小于dc的颗粒都不能被分离。 临界粒径dc50（分离器的切割粒径）：分级 分离效率ηd为50%时的粒径 。 dc 100 上临界粒径dc’’ 理论曲线 下临界粒径dc’
dc=0.1μm,ηT=98~99%
6. 静电收尘：利用粉尘的电性能dc>0.01μm,ηT=99%
第二节 分离效率
分离器的工作效率，评价分离器操作性能 好坏的主要指标。 表示方法： 1. 总分离效率 2. 分级分离效率 3. 牛顿分离效率
第五章第二节
1. 总分离效率：分离器捕集的固体粉尘量与流入的粉尘量之比。
50 实际曲线
0
dc′
分级分离效率理论曲线与实际曲线
dc50 dc（μm）
dc″
第五章第二节
3. 牛顿分离效率（综合分离效率） 分离a群和b群颗粒的混合物，其综合分 离效率为：
ηN=有用成分回收率-无用成分残留率 即 ηN =γa-（1-γb）= γa+ γb-1
γa—加料中的a群颗粒，实际被收入a群受料器的质量比率 为a群回收率 γb—加料中的b群颗粒，实际被收入b群受料器的质量比率 为b群回收率
第五章第四节
一、浓缩
1. 凝聚 2. 沉降（重力）浓缩 3. 重力式分离 4. 离心浓缩
第五章第四节
1 . 凝聚
固体颗粒通过搅拌或随液体流动而移动，在 移动时，粒子之间相互碰撞而结合，或粒子与已 凝聚成的较小团块碰撞，逐步生成更大的团块。 在有外加促凝介质作用下，分散的颗粒群体 生成密实构造的粒状絮凝体。 2. 沉降（重力）浓缩 稀悬浊液用重力沉降成稠厚泥浆，即分离成淤 泥和较澄清溢流的操作。 浓缩处理的是各种细微（<100μm）固体颗粒 悬浮液。
Ce 含固浓度Ci(g/m3) 含固量Gi(g/s) Qi(m3/s) Ge Qe
或
Gc T 100% Gi
Gi Ge Gc T 100% 100% Gi Gc G e
Gi—原来流体中的含固量（g/s）； Ge—排放流体中的含固量（g/s）； Gc—收下的固体颗粒（g/s）。
一、分离过程（三阶段）
1. 捕集分离 （1）捕集推移阶段 粉尘浓缩阶段：粉尘进入分离器后，在外力的 作用下，将粉尘推移到分离界面。 （2）分离阶段——粉尘从运载介质中分离出来
机理一：浓度达到一定时，运载介质载粉尘的能力达到 极限状态后，在悬浮与沉降这对矛盾中，沉降成为主要 方面，通过沉降，粉尘颗粒从运载介质中分离出来。 机理二：对于高浓度尘流，在粉尘颗粒的扩散与凝聚这 对矛盾中，凝聚成了主导方面，粉尘可以彼此凝聚在一 起，又可能与分离器壁面凝聚而吸附在其上面。
正确选择滤袋材料：天然纤维（棉质、羊毛）和人 造纤维（涤纶聚乙烯丝、尼龙、丙烯、玻璃纤维） 清灰方式 ：
人工振打；机械振打；气体喷吹（利用压缩空气）；振 动空气式（利用高频振荡空气） 。
第五章第三节
4. 洗涤式收尘器
含尘气体与洗涤水接触时，使气体中的尘 粒和烟雾沉集于水中，以净化为主要目的 的操作。其收尘性能良好，对高温、有毒 气体兼有冷却、吸收等作用，但需附加处 理排水问题 。 利用颗粒对液滴的碰撞进行捕集 。存在有 最适液滴径 （重力作用下自由降落时， 0.5mm液滴捕集效率最高）。
第五章Байду номын сангаас三节
3. 过滤式收尘器
袋式收尘器，利用纤维织物（孔径>100μm）作为 过滤介质将气体中的粉尘分离出来的除尘设备 。 粉尘层对过滤性质的作用：