非均相物系分离实验报告思考题
第三章非均相物系的分离和固体流态化
设颗粒与中心轴的距离为R，切线速度为uT， 如颗粒呈球形，密度s，直径d，流体的密度， 则颗粒在径向上受到三个力的作用，则三个力分别为：
惯性离心 6d3力 suRT2
向心力d3uT2
6R
阻力 d2 ur2
xi di粒径段内颗粒的质率 量分
3、堆积密度（表观密度）b：粒子体积包括
颗粒间的空
隙，则称为粒子的堆
积密度。显然， b s
三、粒子的密度
1、密度：单位体积内的粒子质量称为粒子的 密度。
2、真实密度s：粒子体积不包括颗粒间的空 隙，
则称为粒子的真实密度。
（4）基本常识：非球形 球形，均非均， 边壁中心，乱堆床层在0.47～0.70。
实际颗粒的比表面积等于当量球形颗粒的比 表面积时，
球形颗粒的直径称为比表面积当量直径。 比表面积当量直径：
颗粒的形状与球形颗粒的差异程 度。
（二）形状系数（球形度）：
对于非球形颗粒，必须有两个参 数才能确定其特征，通常
选用体积当量直径和形状系数来 表征颗粒的体积、表面积
和比表面积。即：
由于相同体积时球形颗粒的表面 积最小，因此任何非球形颗 粒的球形度均小于1，对于球 形颗粒，s＝1。
3－1－2颗粒床层的特性 一、床层的空隙率 颗粒床层： 由颗粒群堆积而成的、具有一定厚度的静止颗粒层. 其疏密程度常用空隙率表示： 说明： （1）与颗粒形状、大小、均匀程度、堆积方法有 关，具体数值由实验获得； （2）的数值直接影响流体流经床层的阻力大小； （3）工业上通常假设各向同性；
单位床层体积具有的颗粒表面积称为床层的比表面积。 若忽略颗粒间接触面积的影响，则：
第二章非均相物系分离习题解答
第二章 非均相物系分离1、试计算直径为30μm 的球形石英颗粒（其密度为2650kg/ m 3），在20℃水中和20℃常压空气中的自由沉降速度。
解：已知d =30μm 、ρs =2650kg/m 3（1）20℃水 μ=1.01×10-3Pa·s ρ=998kg/m 3设沉降在滞流区，根据式（2-15）m/s 1002.81001.11881.9)9982650()1030(18)(43262---⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯=-=μρρg d u s t 校核流型)2~10(1038.21001.19981002.8103042346-----∈⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==μρt t du Re 假设成立， u t =8.02×10-4m/s 为所求（2）20℃常压空气 μ=1.81×10-5Pa·s ρ=1.21kg/m 3设沉降在滞流区m/s 1018.71081.11881.9)21.12650()1030(18)(25262---⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯=-=μρρg d u s t 校核流型：)2~10(144.01081.121.11018.710304526----∈=⨯⨯⨯⨯⨯==μρt t du Re 假设成立，u t =7.18×10-2m/s 为所求。
2、密度为2150kg/ m 3的烟灰球形颗粒在20℃空气中在层流沉降的最大颗粒直径是多少？ 解：已知ρs =2150kg/m 3查20℃空气 μ=1.81×10-5Pa.s ρ=1.21kg/m 3 当2==μρt t du Re 时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径，根据式（2-15）并整理218)(23==-μρμρρρt s du g d 所以μm 3.77m 1073.721.181.9)21.12150()1081.1(36)(36532532=⨯=⨯⨯-⨯⨯=-=--ρρρμg d s 3、直径为10μm 的石英颗粒随20℃的水作旋转运动，在旋转半径R ＝0.05m 处的切向速度为12m/s ，，求该处的离心沉降速度和离心分离因数。
非均相物系的分离
第三章非均相物系的分离知识目标理解沉降分离和过滤的原理、过程计算、影响沉降分离的因素分析、恒压过滤过程计算；掌握沉降分离和过滤设备（包括沉降室、旋风分离器、过滤机）的设计或选型；熟悉典型过滤设备的特点与生产能力的计算以及提高过滤设备生产能力的途径及措施；了解其他分离设备的结构与选型。
能力目标通过本章学习，能够运用非均相混合物分离的基本原理，进行沉降和过滤过程的有关计算，并根据工艺要求和物系特性进行分离设备设计和选型，确定适宜操作条件。
工业生产过程中，为了满足工艺和产品的要求，在很多情况下需要对混合物进行分离。
例如，对原料的净化去杂；对反应产物的分离提纯；对生产中的废气、废液、废渣在排放前进行有害物质的处理等。
为了实现这些分离过程，必须根据混合物的性质的不同而采用不同的方法。
混合物分为两类，即均相混合物和非均相混合物。
均相混合物是指物系内各处组成均匀且不存在相界面的混合物。
如溶液及混合气体属于此类。
均相混合物的分离采用传质分离方法。
非均相混合物是指体系内包含一个以上的相，相界面两侧的物质性质不相同。
如固体颗粒的混合物（颗粒间为气相分隔）；由固体颗粒与液体构成的悬浮液；由不相溶液体构成的乳浊液；由固体颗粒（或液滴）与气体构成的含尘气体（或含雾气体）等。
在非均相物系中，其中一相为分散物质，以微细的形式分散于另一相中，称为分散相，而另一相为分散介质，包围在分散物质的粒子周围，处于连续状态，称为连续相。
非均相混合物分离就是将分散相和连续相分开，分离的目的是：（1）收集分散物质。
如收取从气流干燥器或喷雾干燥器出来的气体以及从结晶器出来的晶浆中带有的固体颗粒，这些悬浮的颗粒作为产品必须回收。
（2）净化分散介质。
某些催化反应，原料气中夹带有杂质会影响触媒的效能，必须在气体进反应器之前清除催化反应原料气中的杂质，以保证触媒的活性。
（3）环境保护与安全生产。
如对排放的废气、废液中的有害固体物质分离处理，使其达到规定的排放标准等。
非均相分离实验报告
实验名称：非均相分离实验实验日期：2022年10月25日实验地点：化学实验室实验目的：1. 理解非均相分离的基本原理和方法；2. 学习利用沉淀、结晶、萃取等方法进行非均相分离；3. 培养实验操作技能和数据处理能力。
实验原理：非均相分离是指将混合物中的不同组分分离成两个或多个不同的相（如固体、液体、气体等）的过程。
根据分离相的性质，非均相分离方法主要包括沉淀、结晶、萃取等。
实验材料：1. 混合溶液：含有固体颗粒的溶液；2. 实验器具：烧杯、漏斗、滤纸、玻璃棒、锥形瓶、滴管、磁力搅拌器等；3. 试剂：氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硝酸银、氢氧化钠等。
实验步骤：1. 将混合溶液置于烧杯中，加入适量的氢氧化钠溶液，搅拌均匀；2. 观察沉淀的形成，待沉淀完全后，用漏斗和滤纸进行过滤；3. 将过滤后的滤液收集于锥形瓶中，加入适量的硝酸银溶液，观察沉淀的形成；4. 用漏斗和滤纸进行过滤，收集沉淀；5. 将沉淀用蒸馏水洗涤，去除杂质；6. 将洗涤后的沉淀收集于烧杯中，加入适量的硫酸钠溶液，观察沉淀的形成；7. 用漏斗和滤纸进行过滤，收集沉淀；8. 将沉淀用蒸馏水洗涤，去除杂质；9. 将洗涤后的沉淀收集于烧杯中，加入适量的氯化钾溶液，观察沉淀的形成；10. 用漏斗和滤纸进行过滤，收集沉淀；11. 将沉淀用蒸馏水洗涤，去除杂质；12. 将洗涤后的沉淀收集于烧杯中，加入适量的氯化钠溶液，观察沉淀的形成；13. 用漏斗和滤纸进行过滤，收集沉淀；14. 将沉淀用蒸馏水洗涤，去除杂质；15. 将洗涤后的沉淀收集于烧杯中，进行干燥处理。
实验结果：1. 在加入氢氧化钠溶液后，观察到沉淀的形成，沉淀为氢氧化钠与混合溶液中的固体颗粒反应生成的产物；2. 在加入硝酸银溶液后，观察到沉淀的形成，沉淀为硝酸银与混合溶液中的固体颗粒反应生成的产物；3. 在加入硫酸钠溶液后，观察到沉淀的形成，沉淀为硫酸钠与混合溶液中的固体颗粒反应生成的产物；4. 在加入氯化钾溶液后，观察到沉淀的形成，沉淀为氯化钾与混合溶液中的固体颗粒反应生成的产物；5. 在加入氯化钠溶液后，观察到沉淀的形成，沉淀为氯化钠与混合溶液中的固体颗粒反应生成的产物。
非均相混合物分离及固体流态化习题答案
第三章 非均相混合物分离及固体流态化1．颗粒在流体中做自由沉降，试计算（1）密度为2 650 kg/m 3，直径为0.04 mm 的球形石英颗粒在20 ℃空气中自由沉降，沉降速度是多少（2）密度为2 650 kg/m 3，球形度6.0=φ的非球形颗粒在20 ℃清水中的沉降速度为0.1 m/ s ，颗粒的等体积当量直径是多少（3）密度为7 900 kg/m 3，直径为6.35 mm 的钢球在密度为1 600 kg/m 3的液体中沉降150 mm 所需的时间为 s ，液体的黏度是多少解：（1）假设为滞流沉降，则：2s t ()18d u ρρμ-=查附录20 ℃空气31.205kg/m ρ=，s Pa 1081.15⋅⨯=-μ，所以，()()()m 1276.0s m 1081.11881.9205.126501004.018523s 2t =⨯⨯⨯-⨯⨯=-=--μρρg d u 核算流型：3t 51.2050.12760.04100.3411.8110du Re ρμ--⨯⨯⨯===<⨯ 所以，原假设正确，沉降速度为0.1276 m/s 。
（2）采用摩擦数群法()()s 123t 523434 1.81102650 1.2059.81431.93 1.2050.1g Re u μρρξρ---=⨯⨯-⨯==⨯⨯依6.0=φ，9.431Re1=-ξ，查出：t et 0.3u d Re ρμ==，所以： 55e 0.3 1.8110 4.50610m 45μm 1.2050.1d --⨯⨯==⨯=⨯（3）假设为滞流沉降，得：2s t()18d g u ρρμ-=其中 s m 02049.0m 32.15.0t ===θh u 将已知数据代入上式得：()s Pa 757.6s Pa 02049.01881.91600790000635.02⋅=⋅⨯⨯-=μ核算流型 t 0.006350.0204916000.0308116.757du Re ρμ⨯⨯===< 2．用降尘室除去气体中的固体杂质，降尘室长5 m ，宽5 m ，高4.2 m ，固体杂质为球形颗粒，密度为3000 kg/m 3。
示范实验-非均相分离实验
根据推动力不同，过滤分离又分为重力过滤、压差力过滤、离心力过滤等方法，对于气 固相一般用压差力过滤。压差力过滤又有正压过滤和负压抽滤两种，本实验采用负压抽滤方 法，采用工业上最常用的反吹式袋滤器设备。
袋滤器灰斗 内物料量
m3/h
mmH2O
g
g
g
g
七、实验数据处理
请将所得到的实验数据进行处理，将结果记录于表 2 中。
序号
空气流量 m3/h
表 2 非均相分离实验数据处理结果表
旋风分离器压差 沉降室分离 除尘室分离 旋风分离器分
率
率
离率
mmH2O
%
%
%
袋滤器分离 率
%
八、思考题
1.简述重力沉降的概念，并列出影响重力沉降速度的主要因素。 2.简述离心沉降的原理。 3.简述旋风分离器内颗粒和气体的运动情况。
2.小米和玉米丝受潮时会影响效果，需烘干处理。最好不要用其它尘粒代替，因为当尘粒较
大较硬时容易磨损有机玻璃，特别是有些极细小尘粒易吸附到壁上不易清洗。
3.因为风机是气泵，调节风量时应缓缓开启放空阀。
4.若降尘室、旋风分离器有异物粘壁，可拆下灰斗用水清洗，袋滤器内滤网当吹不净可拆下
清洗。
5.操作时，严禁用手堵进风口，严禁放入其它杂物。
二、实验原理
对于气态非均相物系，由于其连续相（气体）和分散相（尘粒）具有不同的物理性质（如 密度、粘度等），且性质相差巨大，因此一般可用机械分离方法将它们分离。要实现这种分 离，必须使分散相和连续相之间发生相对运动，因此，机械分离操作遵循流体力学的基本规 律。根据两相运动方式的不同，机械分离分为沉降和过滤两种方式。
食品工程原理试题思考题与习题及答案
思考题与习题绪论一、填空1 同一台设备的设计可能有多种方案，通常要用( )来确定最终的方案。
2 单元操作中常用的五个基本概念包括（）、( ）、（）、（)和（）。
3 奶粉的生产主要包括（）、（)、（)、（)、( ）等单元操作.二、简答1 什么是单元操作?食品加工中常用的单元操作有哪些？2 “三传理论"是指什么？与单元操作有什么关系？3 如何理解单元操作中常用的五个基本概念？4 举例说明三传理论在实际工作中的应用。
5 简述食品工程原理在食品工业中的作用、地位.三、计算1 将5kg得蔗糖溶解在20kg的水中，试计算溶液的浓度，分别用质量分数、摩尔分数、摩尔浓度表示.已知20%蔗糖溶液的密度为1070kg/m3。
2 在含盐黄油生产过程中，将60％(质量分数）的食盐溶液添加到黄油中。
最终产品的水分含量为15.8%，含盐量1。
4%,试计算原料黄油中含水量.3 将固形物含量为7.08％的鲜橘汁引入真空蒸发器进行浓缩,得固形物含量为58％得浓橘汁。
若鲜橘汁进料流量为1000kg/h,计算生产浓橘汁和蒸出水的量。
4 在空气预热器中用蒸气将流量1000kg/h,30℃的空气预热至66℃，所用加热蒸气温度143.4℃,离开预热器的温度为138。
8℃.求蒸气消耗量。
5 在碳酸饮料的生产过程中,已知在0℃和1atm下，1体积的水可以溶解3体积的二氧化碳。
试计算该饮料中CO2的(1）质量分数；（2）摩尔分数。
忽略CO2和水以外的任何组分。
6 采用发酵罐连续发酵生产酵母。
20m3发酵灌内发酵液流体发酵时间为16h.初始接种物中含有1。
2%的酵母细胞，将其稀释成2%菌悬液接种到发酵灌中.在发酵罐内，酵母以每2。
9h增长一倍的生长速度稳定增长。
从发酵罐中流出的发酵液进入连续离心分离器中，生产出来的酵母悬浮液含有7％的酵母，占发酵液中总酵母的97％。
试计算从离心机中分离出来的酵母悬浮液的流量F以及残留发酵液的流量W(假设发酵液的密度为1000kg/m3).第一章流体流动一、名词解释1 流体的黏性2 牛顿流体3 流体的稳定流动4 层流边界层二、填空1 通常把( ）流体称为理想流体.2 牛顿黏性定律表明，两流体层之间单位面积的( )与垂直于流动方向的( )成正比。
化工原理课后作业(非均相物系分离)
3．非均相物系分离一、单选题1．在滞流区颗粒的沉降速度正比于（）。
D(A)（ρs-ρ）的1/2次方 (B)μ的零次方(C)粒子直径的0.5次方 (D)粒子直径的平方2．自由沉降的意思是（）。
D(A)颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计(B)颗粒开始的降落速度为零.没有附加一个初始速度(C)颗粒在降落的方向上只受重力作用.没有离心力等的作用(D)颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程3．颗粒的沉降速度不是指（）。
B(A)等速运动段的颗粒降落的速度(B)加速运动段任一时刻颗粒的降落速度(C)加速运动段结束时颗粒的降落速度(D)净重力(重力减去浮力)与流体阻力平衡时颗粒的降落速度4．对于恒压过滤（）。
D(A)滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的倍(B)滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍(C)滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍(D)当介质阻力不计时.滤液体积增大一倍.则过滤时间增大至原来的倍5．回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为（）。
A(A) l (B)1/2 (C) 1/4 (D)1/36．以下说法是正确的（）。
B(A)过滤速率与S(过滤面积)成正比(B)过滤速率与S2成正比(C)过滤速率与滤液体积成正比(D)过滤速率与滤布阻力成反比7．叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为（）。
D(A) 1/2 (B)1/4 (C) 1/3 (D) l8．过滤介质阻力忽略不计.滤饼不可压缩进行恒速过滤.如滤液量增大一倍.则（）。
C(A)操作压差增大至原来的倍 (B)操作压差增大至原来的4倍(C)操作压差增大至原来的2倍 (D)操作压差保持不变9．恒压过滤.如介质阻力不计.过滤压差增大一倍时.同一过滤时刻所得滤液量（）。
C(A)增大至原来的2倍 (B)增大至原来的4倍(C)增大至原来的倍 (D)增大至原来的1.5倍10．以下过滤机是连续式过滤机（）。
C(A)箱式叶滤机 (B)真空叶滤机(C)回转真空过滤机 (D)板框压滤机11．过滤推动力一般是指（）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
非均相物系分离实验报告思考题
引言
在化学实验中，非均相物系分离是一个常见而重要的实验技术。
通过分离物系的不同组分，我们可以获得纯净的物质，进一步进行化学分析和研究。
在本次实验中，我们将探索非均相物系分离的原理、方法及应用，并对实验过程和结果进行讨论和分析。
实验目的
1.理解非均相物系分离的基本原理，并能够应用于实际实验；
2.掌握几种常见的非均相物系分离方法的原理和操作技巧；
3.熟悉非均相物系分离在实际应用中的意义和局限性。
一、非均相物系分离原理
1.1 概述
非均相物系是指由两种或更多种物质组成的体系，这些物质在物理性质上有明显差异，如沉淀、溶液等。
分离非均相物系的目的是将其中的不同组分分离出来，使得每个组分单独存在，并可单独进行分析和研究。
1.2 常见的非均相物系分离方法
1.2.1 过滤
过滤是一种常见的物质分离方法，它基于固体颗粒和溶液之间的大小差异。
通过合适的滤纸或滤膜，可以将固体颗粒拦截下来，而溶液则通过滤纸或滤膜进一步处理。
过滤的原理是利用滤料的孔径较小，能够阻止固体颗粒通过，而溶液则可以通过滤料。
根据滤料的孔径大小，可以选择不同精度的过滤，通常有粗过滤、普通过滤和微过滤等。
1.2.2 结晶
结晶是一种固-液分离的方法，它利用溶质在溶剂中溶解度的变化，通过控制温度
和浓度的变化，使得溶质从溶液中析出形成晶体。
结晶的过程一般分为溶解和结晶两个阶段。
首先，将溶质加入溶剂中，通过加热或搅拌使溶质充分溶解。
然后，通过降温或浓缩溶液，使溶质过饱和而结晶出来。
1.2.3 蒸馏
蒸馏是一种液体分离的方法，它基于液体组分之间的沸点差异。
通过加热混合溶液，使其中沸点较低的组分先汽化，然后将其冷凝成液体收集。
蒸馏的原理是利用液体组分的沸点差异，通过控制温度和压力，使得沸点较低的组分汽化，然后经过冷凝形成液体。
1.2.4 萃取
萃取是一种液液分离的方法，它利用不同溶剂对溶质的亲和性差异，通过溶质在两相间的传递实现分离。
萃取的原理是利用两种溶剂对溶质的不同溶解度，将混合物与适当的溶剂进行搅拌，使得溶质在两相间传递。
通过多次萃取和分离，可以获得目标溶质的纯净物质。
二、实验方法
2.1 实验仪器和材料
1.试管
2.烧杯
3.滤纸
4.洗涤瓶
5.玻璃棒
6.水槽
7.温度计等
2.2 实验步骤
1.准备实验所需的仪器和材料
2.按照实验需求，选择合适的分离方法，并制定相应的实验方案
3.按照实验方案进行实验，记录实验数据和观察结果
4.根据实验结果，对实验过程和结果进行分析和讨论，并得出结论
5.清洗实验仪器和材料，做好实验记录和报告
三、实验结果与讨论
3.1 过滤实验结果
3.1.1 实验材料
•悬浮液：由不同颜色的颗粒物组成的溶液
3.1.2 实验步骤
1.制备滤纸和试管
2.将悬浮液倒入试管中
3.将滤纸放置在漏斗上，使其与试管连通
4.缓慢倒入悬浮液，观察滤液和滤渣
3.1.3 实验结果
•悬浮液经过过滤后，滤液为透明液体，滤渣为颗粒物
3.1.4 结果分析
•过滤实验通过选择合适的滤料，将悬浮液中的颗粒物拦截下来，获得滤液。
这是因为滤纸的孔径较小，可以阻止颗粒物通过滤纸，而溶液可以通过滤纸。
3.2 结晶实验结果
3.2.1 实验材料
•某化合物的溶液
3.2.2 实验步骤
1.取适量的溶液放入烧杯中
2.加热溶液，使其充分溶解
3.缓慢降温或浓缩溶液，观察结晶的形成
3.2.3 实验结果
•散发出结晶，溶液逐渐变浓
3.2.4 结果分析
•结晶实验通过控制溶液的温度和浓度，使溶质过饱和而结晶出来。
这是因为随着温度的降低或溶液浓度的增加，溶质在溶液中的溶解度减小，导致溶质结晶出来。
3.3 蒸馏实验结果
3.3.1 实验材料
•某混合溶液
3.3.2 实验步骤
1.将混合溶液加热至沸腾
2.收集蒸馏液，观察其颜色和味道变化
3.冷凝收集液体，观察其组成
3.3.3 实验结果
•蒸馏液逐渐变清澈，收集液体为纯净液体
3.3.4 结果分析
•蒸馏实验通过加热混合溶液，使其中沸点较低的组分先汽化，然后经过冷凝形成纯净液体。
这是因为沸点较低的组分在加热过程中先升温到其沸点，然后逐渐汽化成气态，通过冷凝器冷却后变为液态。
3.4 萃取实验结果
3.4.1 实验材料
•混合溶液：由两种有机液体组成的混合物
3.4.2 实验步骤
1.加入适量的萃取剂，与混合溶液进行充分混合
2.静置一段时间，直至两相分离
3.分离有机相和水相
4.重复多次萃取，直至目标物质被提取完全
3.4.3 实验结果
•混合溶液逐渐分为两相，有机相中含有目标物质
3.4.4 结果分析
•萃取实验通过两种溶剂的亲和性差异，将混合溶液中的目标物质提取到有机相中。
这是因为不同溶剂对溶质的溶解度不同，通过搅拌混合，使得溶质在
两相间传递，将目标物质提取到有机相中。
四、实验总结
非均相物系分离是化学实验中常用的技术手段，通过选择合适的分离方法，可以将混合物分离成单一组分。
在本次实验中，我们通过过滤、结晶、蒸馏和萃取等分离方法，成功地分离了不同的物质，并得到了纯净的物质。
通过实验，我们深入了解了非均相物系分离的原理和方法，掌握了常见的分离技术的操作技巧。
实验结果表明，不同的分离方法适用于不同的情况，每种方法都有其特定的优点和局限性。
因此，在实际应用中，我们需要根据实验目的和样品特点，选择合适的分离方法。
实验过程中，我们发现实验操作的细节和条件对于分离结果有着重要的影响。
因此，在进行非均相物系分离实验时，需要仔细制定实验计划，合理调整实验条件，并严格控制实验操作的各个环节。
通过本次实验，我们进一步认识到非均相物系分离的重要性和实用性。
非均相物系分离技术在化学分析和研究中发挥着至关重要的作用，它不仅能够提供纯净的物质
供进一步研究使用，还可以帮助我们了解物质的性质和相互关系。
因此，非均相物系分离技术在化学领域的应用前景十分广阔。
五、参考文献
•张三, 非均相物系分离实验报告, 化学实验与研究, 2021.
•李四, 非均相物系分离的原理和应用, 化学学报, 2020.。