第三章机械分离(1、2节)汇总

体积分数在0.2％以内的沉降速度，理论计算与实际速度值的偏差在 1％以内；体积分数较高时，由于存在颗粒间的相互作用，发生干扰沉降。
⑶器壁效应的影响：
容器的壁面与底面都对颗粒沉降时产生曳力，从而使颗粒的实际沉 降速度比自由沉降速度低。
只有容器尺寸在颗粒尺寸的100倍以上，器壁效应可以忽略。
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则——
ut
4d(s )g 3
沉降速度——自由沉降速度表达式
为什么颗粒沉降的加速阶段很短？
小颗粒具有相当大的比表面，阻力在很短时间内便与颗粒所受到的净
重力(重力－浮力)接近平衡，在整个过程加速阶段可以忽略，整个沉降认为 是等速阶段。
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第二节 沉降分离（4）
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第二节 沉降分离（2）
一 、重力沉降
(一)重力沉降过程的分析：
受地球吸引力的作用而发生的沉降过程——重力沉降。 1、球型颗粒在流体中的自由沉降
流体静止：连续相静止(气体或液体静止)；
颗粒降落：分散相为固体,与流体有相对运动;(或固体运动，也可能流体
干扰沉降速度<自由沉降速度
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第二节 沉降分离（7）
⑴流体黏度的影响：
层流沉降区：流体的粘性占主导作用； 湍流区：流体粘性对沉降速率无影响，主要为流体对颗粒产生边界层分离
的形体阻力影响； 过渡区：流体的表面摩擦与形体阻力均有影响。
⑵颗粒体积分数(颗粒浓度)的影响：
t
2 10 5 全部范围。
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第二节 沉降分离（6）
4、影响重力沉降速度的因素
颗粒作匀速沉降运动时的速度，与流体性质及颗粒的密度、颗粒粒
径、流动形态等有关，它是一个综合特性，不是操作特性；
说明重力沉降速度ut值不可以随操作而改变。而流体的流速u与ut不
运动因此需要用伯努利方程解决)。
固体颗粒受力分析：颗粒沉降过程受三个力的作用
Ff阻力
(1)球形颗粒的重力： (2)浮力：
Fg
mg
Vss g
6
d 3s g
Fb
Vs g
6
d 3g
Fb浮力
(3)阻力：
Ff
A u 2 2
d 2 4
u 2 2
Fg重力
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⑴试差法：
①先假定沉降在某个区域(例层流)，用对应的公式求ut ； ②将ut代入Ret中验算假定是否合理(再校核)； ③若不符重设ut ，直至合理为止。
⑵摩擦数群法——阿基米德准数法：
Ar d 3(s )g ; Re
Ar
2
18 0.6 Ar
Re t
dut
; ut
Re t d
;
适用于
Re
均相物系操作过程，遵循流体力学的基本规律。
沉降
连续相与分散相
分离
机械 分散相和连续相
不同的物理性质 分离 发生相对运动的方式
过滤
二、本章的主要分离方法
常用的分离方法：
(1)沉降分离(重力与离心沉降)；
1、沉降分离法
(2)过滤；
2、过滤法
分离的目的
3、离心分离法
1、净制分散介质
4、旋风与旋液分离分离
2、收取分散相
第二节 沉降分离（3）
颗粒刚开始沉降的瞬间阶段(此阶段极短)：
颗粒作加速沉降运动，用牛顿第二定律描述: (Fg-Fb)-Ff=ma
颗粒沉降阶段：颗粒作等速沉降，颗粒相对于流体的运动速度ut称为沉降 速度，并以此速度达到最终结束，又叫“终端速度” ，此时
a=0;
也可称为自由沉降速度，即：(Fg-Fb)-Ff=0， Fg＝Fb+Ff
第三章 非均相物系的
分离
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第一节 概述(1)
一、非均匀相物系
化工生产中处理的物料可分成两大类：
均相物料：物料内性质均匀一致而无相界面,单相物系。
非均相物料：物料内存在相界面,且界面两侧性质不同的多相物系。
非均相物系中的名称： 分散相(分散物质)：以小液滴、小颗粒等形式分散开,在物料中是不连续的。 分散介质(连续相)：将分散相包围，而且处于连续状态的液体或气体，即连
2、阻力系数
通过因次分析法得知，ζ值是颗粒与流体相对运动时的雷诺数Ret的函 数。 对于球形颗粒的曲线，按Ret值大致分为三个区：
f Re t
(1)流动为层流： 10-4<Ret<1
Re t
dut
24 Re t
; (或 Re t
2)
(2)流动为过渡流： 1<Ret<103
ut
d 2 s g
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第二节 沉降分离（8）
[曳力]当流体以一定速度绕过静止的固体颗粒流动时，由于液体的黏性便 对颗粒产生作用力；同理，固体颗粒在静止的液体中移动，流体对颗粒有 作用力，这两种力性质相同，称为曳力（阻力）。
续流体。
分散介质 分散相 非均相物系
气体
固体
含尘气体
液体
雾气
液体
气体 固体 液体
泡沫液
悬浮液 乳浊液
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第一节 概述(2)多相物系的分类：
分离非均相物质中分散相与分散介质是化工生产中的一个重要单元
操作，实现分离操作必须使分散相与分散介质之间发生相对运动，因此非
18
18.5
Re
0.6 t
ut 0.27
d(s
)g
Re
0.6 t
(3)流动为湍流：103<Ret<2×105, ζ=0.44;
ut 1.74
d(s )g
——牛顿公式
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第二节 沉降分离（5）
3、重力沉降速度ut的计算：
ut 的计算必须先判断流型Ret；但Ret式中的ut 又待求。
5、电除尘法
3、劳保与环保等
6、湿法除尘
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第二节 沉降分离（1）
沉降操作:
在外力场作用下，利用分散相和分散介质之间的密度差异，使之发生 相对运动而实现分离的操作过程。
作用力
重力
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重力作用
重力 沉降
惯性力作用
惯性离心力
离心沉降
沉降属于流体与固体间的相对运动问题，分三种情况： ⑴流体静止，颗粒相对流体的沉降或浮升； ⑵固体颗粒静止，流体对固体绕流； ⑶固体与流体均运动，并保持一定的相对速度。
同，u可以通过Vs改变。以层流为例：
ut
d 2 s g
18
自由沉降：非均相物系中固体颗粒在沉降过程中不因流体中其它颗粒的
存在而受到干扰的沉降。
单个颗粒在液相中的沉降或气相中颗粒的沉降可以认为试自由沉降。
干扰沉降： 由于固体颗粒的浓度大，颗粒在沉降过程中，颗粒之间相互 干扰，器壁对沉降过程的影响，称为干扰沉降或受阻沉降。