化工原理非均相物质分离
合集下载
化工原理-3非均相物系的分离
滞流离心沉降
02
离心分离因数 ： Kc=(uT2/R)/g Kc值是反映离心分离设备性能的重要指标，一般远大于1，高速离心机K值可达十万以上。
（二）离心沉降设备:旋风分离器 (cyclone separator) 1.结构及工作原理 标准型旋风分离器结构如图。
h =D/2 D1=D/2 B = D/4 H1=2D H2=2D S =D/8 D2=D/4
Newton 公式：
Stokes 公式：
沉降速度的其它影响因素
颗粒浓度：颗粒体积浓度较大时，发生干扰沉降，沉降较慢。
器壁效应：容器壁面、底面处阻力↑→ut↓。
颗粒形状：对非球形颗粒，用到当量直径de，阻力系数与球形度（形状系数）φs 有关,比球形颗粒大，ut减小 。
*
P145 图3-2
01
不同球形度
*
可见，分离条件与沉降面积有关，而与降尘室的高度无关。所以降尘室可设计成扁平形状，或在室内设置多层水平隔板，构成多层降尘室。
颗粒能从气流中分离出来的条件是: θt≤θ 即 VS ≤blut （降尘室的基本公式） VS＝blut所对应的ut为理论上能完全(100%)分离下来的最小颗粒的沉降速度.
单个颗粒
一、颗粒的特性
比表面积a （单位体积颗粒所具有的表面积） a=(πd2)/(πd3/6)=6/d （与颗粒直径成反比）
（1）球形颗粒：直径d
体积当量直径de:与颗粒体积相等的圆球的直径,即令
（2）非球形颗粒
贰
壹
叁
②球形度（或形状系数）φs：反映颗粒形状与球形的差异程度。 φs＝S/Sp
离心沉降:当流体带着颗粒旋转时，若颗粒的密度大于流体的，则颗粒在惯性离心力作用下在径向与流体发生相对运动飞离中心。
02
离心分离因数 ： Kc=(uT2/R)/g Kc值是反映离心分离设备性能的重要指标，一般远大于1，高速离心机K值可达十万以上。
（二）离心沉降设备:旋风分离器 (cyclone separator) 1.结构及工作原理 标准型旋风分离器结构如图。
h =D/2 D1=D/2 B = D/4 H1=2D H2=2D S =D/8 D2=D/4
Newton 公式：
Stokes 公式：
沉降速度的其它影响因素
颗粒浓度：颗粒体积浓度较大时，发生干扰沉降，沉降较慢。
器壁效应：容器壁面、底面处阻力↑→ut↓。
颗粒形状：对非球形颗粒，用到当量直径de，阻力系数与球形度（形状系数）φs 有关,比球形颗粒大，ut减小 。
*
P145 图3-2
01
不同球形度
*
可见，分离条件与沉降面积有关，而与降尘室的高度无关。所以降尘室可设计成扁平形状，或在室内设置多层水平隔板，构成多层降尘室。
颗粒能从气流中分离出来的条件是: θt≤θ 即 VS ≤blut （降尘室的基本公式） VS＝blut所对应的ut为理论上能完全(100%)分离下来的最小颗粒的沉降速度.
单个颗粒
一、颗粒的特性
比表面积a （单位体积颗粒所具有的表面积） a=(πd2)/(πd3/6)=6/d （与颗粒直径成反比）
（1）球形颗粒：直径d
体积当量直径de:与颗粒体积相等的圆球的直径,即令
（2）非球形颗粒
贰
壹
叁
②球形度（或形状系数）φs：反映颗粒形状与球形的差异程度。 φs＝S/Sp
离心沉降:当流体带着颗粒旋转时，若颗粒的密度大于流体的，则颗粒在惯性离心力作用下在径向与流体发生相对运动飞离中心。
《化工原理》四章 非均相物系的分离
第二节 过滤
（a）滤饼过滤 （b）架桥现象 图4-1饼层过滤示意图
图4-2 深层过滤
第二节 过滤
(2)深层过滤 如图4-2所示，过滤介质是较厚的粒状 介质的床层,过滤时悬浮液中的颗粒沉积在床层内部的孔 道壁面上,而不形成滤饼。深层过滤适用于生产量大而悬 浮颗粒粒径小、固含量低或是粘软的絮状物。如自来水厂 的饮水净化、合成纤维纺丝液中除去固体物质、中药生产 中药液的澄清过滤等。 另外，膜过滤作为一种精密分离技术，近年来发展很 快，已应用于许多行业。膜过滤是利用膜孔隙的选择透过 性进行两相分离的技术。以膜两侧的流体压差为推动力， 使溶剂、无机离子、小分子等透过膜，而截留微粒及大分 子。 工业生产中悬浮液固相含量一般较高(体积分数大于 1%),因此本节重点讨论滤饼过滤。
第二节 过滤
4.滤饼的压缩性和助滤剂 (1)滤饼的压缩性 若构成滤饼的颗粒是不易变 形的坚硬固体颗粒,则当滤饼两侧压力差增大时, 颗粒形状和颗粒间空隙不发生明显变化,这类滤饼 称为不可压缩滤饼；有的悬浮颗粒比较软，所形 成的滤饼受压容易变形,当滤饼两侧压力差增大时, 颗粒的形状和颗粒间的空隙有明显改变,这类滤饼 称为可压缩滤饼。滤饼的压缩性对过滤效率及滤 材的可使用时间影响很大,是设计过滤工艺和选择 过滤介质的依据。
一、过滤的基本概念
1． 过滤及过滤推动力 过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液的单元 操作。在外力的作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道 而固体颗粒被截留下来，从而实现非均相物系的固、液分 离。
第二节 过滤
过滤推动力是过滤介质两侧的压力差。压力差产生的 方式有滤液自身重力、离心力和外加压力,过滤设备中常 采用后两种方式产生的压力差作为过滤操作的推动力。 用沉降法（重力、离心力）处理悬浮液，往往需要较 长时间，而且沉渣中液体含量较多，而过滤操作可使悬浮 液得到迅速的分离，滤渣中的液体含量也较低。当被处理 的悬浮液含固体颗粒较少时，应先在增稠器中进行沉降， 然后将沉渣送至过滤机。在某些场合过滤是沉降的后续操 作。
化工原理教案03非均相物系的分离
第三章 非均相物系的分离第一节 概 述一、 化工生产中常遇到的混合物可分为两大类：第一类是均相物系—如混合气体、溶液，特征：物系内各处性质相同，无分界面。
须用吸收、蒸馏等方法分离。
第二类是非均相体系— 1．液态非均相物系固体颗粒与液体构成的悬浮液； 不互溶液体构成的乳浊液；2．气态非均相物系固体颗粒（或液体雾滴）与气体构成的含尘气体（或含雾气体）； 气泡与液体所组成的泡沫液等。
特征：物系内有相间的界面，界面两侧的物性截然不同。
（1）分散相：往往是液滴、雾滴、气泡，固体颗粒，µm 。
（2）连续相：连续相若为气体，则为气相非均相物系。
连续相若为液体，则为液相非均相物系。
二、 非均相物系分离的目的：1）净制参与工艺过程的原料气或原料液。
2）回收母液中的固体成品或半成品。
3）分离生产中的废气和废液中所含的有害物质。
4）回收烟道气中的固体燃料及回收反应气中的固体触媒等。
总之：以满足工艺要求，提高产品质量，改善劳动条件，保护环境，节约能源及提高经济效益。
常用分离方法：1）重力沉降：微粒借本身的重力在介质中沉降而获得分离。
2）离心分离：利用微粒所受离心力的作用将其从介质中分离。
亦称离心沉降。
此法适用于较细的微粒悬浮体系。
3）过滤：使悬浮体系通过过滤介质，将微粒截留在过滤介质上而获得分离。
4）湿法净制：使气相中含有的微粒与水充分接触而将微粒除去。
5）电除尘：使悬浮在气相中的微粒在高压电场内沉降。
本章主要讨论：利用机械方法分离非均相物系，按其涉及的流动方式不同，可大致分为沉降和过滤两种操作方式。
三、 颗粒和流体相对运动时所受到的阻力 流体以一定的速度绕过静止颗粒时或者固体颗粒在静止流体中移动时 流体对颗粒的作用力——ye 力F d22u AF d ρξ= [N]式中，A —颗粒在运动方向上的投影，πd p 2u —相对运动速度ξ—阻力系数， ξ=Φ（Re ）=Φ（d p u ρ/μ）层流区：Re <2， ξ=24/Re ──Stokes 区过渡区：Re=2—500， Re 10=ξ ──Allen 区 湍流区：Re=500--2⨯105， ξ≌0.44 ──Newton 区第二节 重力沉降一、球形颗粒的自由沉降自由沉降──对于单一颗粒在流体中的沉降或者颗粒群充分地分散、颗粒间互不影响，不致引起相互碰撞的沉降过程。
化工原理-3章非均相混合物的分离解读
膜过滤
Kitagawa. S. J. Am. Chem. Soc, 2007, 129, 2607.
调控 宏观 微观
工业生产中悬浮液固相含量一般较高(体积分数大于1%), 因此本节重点讨论滤饼过滤。
三、过滤介质
过滤介质：多孔性介质
其作用：a.截留颗粒，使滤液通过
b.支撑滤饼 过滤介质应具有下列条件： a）多孔性，孔道适当的小，并减少流体的阻力，又能 截住要分离的颗粒。 b)物理化学性质稳定，耐热，耐化学腐蚀。 c)足够的机械强度，使用寿命长。 d) 价格便宜。
间歇式、半连续式和连续式三种。
沉降槽有澄清液体和增稠悬浮液的双重作用功能，与降尘室类似，沉 降槽的生产能力与高度无关，只与底面积及颗粒的沉降速度有关，故 沉降槽一般均制造成大截面、低高度。
大的沉降槽直径可达10～100m、深2.5～4m。它一般 用于大流量、低浓度悬浮液的处理。沉降槽处理后 的沉渣中还含有大约50%的液体，必要时再用过滤机 等作进一步处理。
9.797 10 3 m / s
计算Ret，核算流型：
dsut 95106 9.797103 998.2 Re 0.9244 1 1.00510 3
假设正确，计算有效。
3.2.2 重力沉降设备
(1)降尘室
利用重力沉降的作用从含尘 气体中除去固体颗粒的设备。
实验用离心机
油脂离心机
第四节
过滤
3.4.1 过滤的基本概念
一、过滤及过滤推动力
过滤：利用能让液体通过而截留固体颗 粒的多孔介质（过滤介质），使悬浮液 中固液得到分离的单元操作。 名词：过滤介质；混悬液（滤浆）；滤渣(饼)；滤液 悬浮液 沉降法 哪种处理方法好？
絮凝剂
化工原理第3章 非均相物系的分离
第2节
离心沉降
离心沉降速度
仿照重力沉降速度的推导方法，可得到颗粒在径向 上相对于流体的运动速度
ur
2 4d s uT
3 R
ut2 R
是离心场的离心加速度。
离心沉降速度
如果是层流
则离心沉降速度为
而重力沉降速度是：
离心加速度与重力加速度之比叫离心分离因数， 用 kc表示。它是离心分离设备的重要性能指标。其 定义式为
自由沉降速度
ut
4d s g 3
Fg>Fb
速度u 加速度a
颗粒向下运动
F
b
阻力Fd a=0，恒速运动
Fd
Fg
加速运动：减加速运动，忽略； 等速阶段：沉降速度ut（恒速）
根据牛顿第二运动定律，颗粒所受三个力的合 力应等于颗粒的质量与加速度的乘积，即
Fg-Fb-Fd= ma
第3章 非均相物系的分离
第1节
重力沉降
非均相混合物的特点是体系内包含一个以上的相，相界 面两侧物质的性质完全不同，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。这类混合物的 分离就是将不同的相分开，通常采用机械的方法。
沉降：悬浮在流体中的固体颗粒借助于外场作用力产生定向 运动，从而实现与流体相分离，或者使颗粒相增稠、流体相 澄清的一类操作。
过滤设备
非洗涤板 悬浮液
洗涤板
非洗涤板
滤液 板 框 板 框 板
过滤操作：过滤阶段悬浮液从通道进入滤框，滤液在压力下 穿过滤框两边的滤布、沿滤布与滤板凹凸表面之间形成的沟 道流下，既可单独由每块滤板上设置的出液旋塞排出，称为 明流式；也可汇总后排出，称为暗
第3节
过滤
《化工原理》第3章 非均相物系的分离
图3-14 外滤式转筒真空过滤机操作简图
20
第3章 非均相物系的分离
图3-15表示分配头的结构。此分配头由一随转鼓转动的 转动盘和一固定盘所组成。
1.转动盘 2.固定盘 3.与真空管路相通的孔隙 4.与洗涤液贮槽相通的孔隙 5、6.与压缩空气管路相通的孔隙 7.转动盘上的小孔 图3-15 分配头
21
图3-17 气体在旋风分离器中的运动情况
25
第3章 非均相物系的分离
2.旋液分离器 旋液分离器是一种利用 离心力的作用分离悬浮液的 设备。其结构和原理和旋风 分离器相似。如图3-18所示， 设备主体是由圆筒和圆锥两 部分构成。
1.悬浮液入口管 2.圆筒 3.锥形筒 4.底流出口 5.中心溢流管 6.溢流出口管 图3-18 旋液分离器
我们从过滤速率式出发，求出过滤的推动力和阻力，然后 对上式进行积分即可得到滤液量V与过滤时间τ之间的关 系，即过滤基本方程式。
13
第3章 非均相物系的分离
2.恒压过滤方程式 过滤操作可以在恒压、恒速，先恒速后恒压等不同条件 下进行，其中恒压过滤是最常见的过滤方式。连续过滤机上 进行的过滤都是恒压过滤，间歇过滤机上进行的过滤也多为 恒压过滤，因此，我们重点讨论恒压过滤方程式。 恒压过滤时滤液体积与 过滤时间的关系为一抛物线 方程，如图3-8所示。
第3章 非均相物系的分离
3.1 概述 3.2 重力沉降 3.3 过滤 3.4 离心分离
第3章 非均相物系的分离
3.1 概述
在化工生产中，经常遇到混合物的分离过程。混合物可 分为两大类，即均相混合物（或均相物系）和非均相混合物 （或非均相物系）。 若物系内各处组成均匀且不存在相界面，则称为均相混 合物（或均相物系）。如溶液及混合气体都属于均相物系。 均相物系的分离可采用蒸发、精馏、吸收等方法。若物系内 有相界面存在且界面两侧的物质的性质截然不同，这类物系 称为非均相混合物（或非均相物系）。如含尘气体和含雾气 体属于气态非均相物系；悬浮液、乳浊液、泡沫液等属于液 态非均相物系。
20
第3章 非均相物系的分离
图3-15表示分配头的结构。此分配头由一随转鼓转动的 转动盘和一固定盘所组成。
1.转动盘 2.固定盘 3.与真空管路相通的孔隙 4.与洗涤液贮槽相通的孔隙 5、6.与压缩空气管路相通的孔隙 7.转动盘上的小孔 图3-15 分配头
21
图3-17 气体在旋风分离器中的运动情况
25
第3章 非均相物系的分离
2.旋液分离器 旋液分离器是一种利用 离心力的作用分离悬浮液的 设备。其结构和原理和旋风 分离器相似。如图3-18所示， 设备主体是由圆筒和圆锥两 部分构成。
1.悬浮液入口管 2.圆筒 3.锥形筒 4.底流出口 5.中心溢流管 6.溢流出口管 图3-18 旋液分离器
我们从过滤速率式出发，求出过滤的推动力和阻力，然后 对上式进行积分即可得到滤液量V与过滤时间τ之间的关 系，即过滤基本方程式。
13
第3章 非均相物系的分离
2.恒压过滤方程式 过滤操作可以在恒压、恒速，先恒速后恒压等不同条件 下进行，其中恒压过滤是最常见的过滤方式。连续过滤机上 进行的过滤都是恒压过滤，间歇过滤机上进行的过滤也多为 恒压过滤，因此，我们重点讨论恒压过滤方程式。 恒压过滤时滤液体积与 过滤时间的关系为一抛物线 方程，如图3-8所示。
第3章 非均相物系的分离
3.1 概述 3.2 重力沉降 3.3 过滤 3.4 离心分离
第3章 非均相物系的分离
3.1 概述
在化工生产中，经常遇到混合物的分离过程。混合物可 分为两大类，即均相混合物（或均相物系）和非均相混合物 （或非均相物系）。 若物系内各处组成均匀且不存在相界面，则称为均相混 合物（或均相物系）。如溶液及混合气体都属于均相物系。 均相物系的分离可采用蒸发、精馏、吸收等方法。若物系内 有相界面存在且界面两侧的物质的性质截然不同，这类物系 称为非均相混合物（或非均相物系）。如含尘气体和含雾气 体属于气态非均相物系；悬浮液、乳浊液、泡沫液等属于液 态非均相物系。
化工原理 非均相物系的分离
de,V
(6V )3
(6de2,V/a)1/3(6de2,V)1/3 a
因此d， e,V
6 a
② 等比表面积当量直径 de,a 与非球形颗粒比表面积相等的球形颗粒的直径
aas
As V
ds2 6ds3
6/ds
de,a
因此 de,a， 6/a
比较d： e,V
6 a
得d： e,Vde,a/
de,a de,V
解出： d2.1 31 0 4m R e0d 0 u2.1 0 3 .1 8 4 0 9 0 1 3 .0 3 0 7 1 99 2 7 .37
重设正确
3、非球形颗粒的沉降速度
同样条件下 非球球
因此： u0,非球 u0,球
处理方法：可先假定为颗粒球形，然后校正。 4、不均匀颗粒的沉降速度 粒径不同时，大颗粒沉降速度快，小颗粒沉降速度慢。
的常压空气中的自由沉降速度。已知 20℃，常压状态下空气密度为 1.205 kg/m3，黏度为 1.81×10-5Pa·s。 解：（1）试差法
假设颗粒的沉降处于层流区，并且由于 P ?>> ，所以由式
（6.2.6）得：
ut
P
gd
2 P
18
2700 9.81 40106 18 1.81105
2
0.13 m/s
Fg
颗粒受力分析
颗粒做匀速运动， 合力为：
F6d3sg6d3gu 20 2d42
m a0
球形颗粒的自由沉降速度
u0
4gds
3
通过实验得到阻力系数与雷诺数的关系绘成算 图，将他们回归成关联式为：
① 层流区（Stokes区，Re0< 2或0.3）
化工原理 第三章 非均相物系的分离
集尘斗
降尘室
含尘气体
净化气体
ut
u
降尘室工作原理:
H 沉降时间： t ut L 停留时间： u
分离条件：
L H t u ut
——降尘室使颗粒沉降条件
降尘室的生产能力:
L H u ut
u Vs
HbL H Vs ut ( Hb)
Vs bLut
沉降分离：借助某种外力的作用，利用分散物质与 分散介质的密度差异使之发生相对运动而分离的 过程。
沉降方式:
重力沉降
作用力是重力
离心沉降
作用力是惯性离心力
一、重力沉降速度
1.球形颗粒的自由沉降： 受力分析
π 3 重力：Fg d s g 6 π 3 浮力：Fb d ρg 6
Fb
Fg
s
3）影响沉降速度的因素(以层流区为例)
1) 颗粒直径d:
水净化，加入絮凝剂（明矾）。
d 2 (s )g ut 18
啤酒生产，采用絮状酵母，d↑→ut↑，易于分离和澄清。
2) 连续相的粘度：
加酶：清饮料中添加果胶酶，使 ↓→ut↑，易于分离。 增稠：浓饮料中添加增稠剂，使 ↑→ut↓，不易分层。
已知ut 求d
ut3 2 令K' (s ) g 滞流区：Re t dut
18ut3 2 18 K ' 1 (s ) g ut3 2 K' 1000 2 2 1.74 ( s ) g 1.74
K ' 0.0556 湍流区：Re t dut
第二节颗粒及颗粒床层的特性
一、颗粒的特性（形状，体积和表面积） 1、单一颗粒特性 （1）球形颗粒
- 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)。
s 0.874
非球形颗粒
Vp = πde3/6 ［m3］ Sp = πde2/ φs ［m2］ ap = 6/deφs ［ m2/m3］
2.颗粒群的特性
非均一性粒子（多分散性粒子）-- 由大小不同的粒子组成的 集体。 单一性粒子（单分散性粒子）--具有同一粒径的颗粒。 （1）粒度分布
粒度分布---- 不同粒径范围内所含粒子的个数或质量. 筛分分析法: 泰勒标准筛. 筛过量: 通过筛孔的颗粒量. 筛余量: 截留于筛面上的颗粒量.
第3章 非均相物系的分离 3.1 概述
清水沉降池
什么叫沉降？什么是过滤？在我国广大西部农村，农民不仅喝不上矿泉水、自来水 ，连大河的水也喝不上。水中含有许多泥沙，只好澄清后，才可用作饮用水和生活用水
。泥沙在水中的澄清就是沉降。农民家里都有一个水缸，水缸就是一个沉降槽。
滤药渣
一般家庭里，吃中药是传统而有效的治病方法。熬完中药之后， 总要将药渣滤去，才可以喝。滤药渣，就是一个过滤操作。这就 是我们生活中的沉降和过滤。
自来水厂沉降池
这是沉降池。图为絮凝之后的水，是从沉降池底部流入，到池子上 部水已很清了。
1.混合物的分类
均相物系（空气，N2、H2、O2…；）（下册讨论）
混合物
气态非均相物系 空气+尘土
非均相物系
液态非均相物系 水+尘土
分散相（分散物质）：处于分散状态的物质。
连续相（分散介质）：包围着分散物质而处于连续状态的流体。
xi- - di粒径段内颗粒的质量分数；
da- - 平均比表面积直径，m 。
3.2.2 颗粒床层的特性
1.床层空隙率: 单位体积床层中的空隙体积
空隙体积 床层体积
床层体积 颗粒体积 床层体积
m3 / m3
（颗粒大小、形状、粒度分布、充填方式等）
一般乱堆床层的空隙率在0 47 : 0 70之间。
机械分离
沉降分离 --- 颗粒相对于流体(静止或运动)运动而实现悬浮 物系分离的过程.在重力场中，颗粒自上而下运动称 为重力沉降。在离心力场中，颗粒自旋转中心向外 沿运动称为离心沉降。
过滤 ---流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过 程.
湿法净制 --- “洗涤”气体. 静电除尘 --- 高压直流电场中，带电粒子定向运动，聚集分离。
(1) 细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙体积；
(2) 细管的内表面积等于颗粒床层的全部表面积。
以1m 3床层体积为基准，床层流动空间为，
细管的全部表面积为（1- ）a
deb
4
床层流动空间 细管的全部表面积
（1-4）a
m
2.流体通过床层压降的数学描述
表明：床层堆积的松散程度；
ε↑，空隙越大，床层越松散；
ε对流体流过床层的阻力影响很大。
② 影响床层空隙率的因素
（a）装填方法：干装
湿装
（b）颗粒特性的影响
颗粒形状： , ;
靠壁面处： 壁效应，使
粒径分布： 颗粒均匀， ； 颗粒光滑，
2.床层的比表面ab :单位床层体积具有的颗粒表面积
3.非均相混合物分离的目的
① 收集分散物质--例如从结晶器排出的母液中分离出晶粒； ② 净化分散介质--例如除去含尘气体中的尘粒； ③ 环境保护与安全生产--因此，非均相物系的分离，在工
业生产中具有重要的意义。
3.2 颗粒及颗粒床层的特性
3.2 颗粒及颗粒床层的特性
3.2.1 颗粒的特性 3.2.2 颗粒床层的特性 3.2.3 流体通过床层流动的压降
在日常生活中，水泥厂上空总是粉尘飞扬，火力发电厂的烟囱时
不时也是黑烟滚滚，这些就是污染环境的含粉尘气体。如何去除排放
气体中的粉尘呢？这就是本章要解决的非均相物系分离的问题。
机械分离 S-S（固相分隔），S-L（悬浮液），S-G（含尘气体） L-L（乳浊液），L-G（含雾气体），S-L-G（三相）
非均相 混合物的 分离操作
❖ 体积当量直径de --- 实际颗粒的体积等于球形颗粒的体积
(Vp = πde3/6 )
形状系数(球形度)φs --表征颗粒的形状与球形的差异程度.
φs = S/Sp
s形状系数（球形度）=
与颗粒体积相等的一个球的表面积 颗粒表面积
S Sp
s 1 球形颗粒s 1 正直立径方与体高度相s 等0的.80圆5柱体 粉碎的物体 s 0.6～0.7
自来水厂的主要流程
自来水厂水的净化分三步，第一步是絮凝过程，也可以叫反应过程。 在流动中使水中的杂质颗粒絮凝长大；第二步是沉降。沉降池是使大颗 粒得以除去。第三步是砂滤。砂滤池，进一步用900mm厚砂层，将小 颗粒杂质滤去。
自来水厂全貌
图中兰色粗管是来自黄浦江的原料水，条形池子是絮凝池，左侧池 是沉降池。
均相
筛分 沉降 过滤
液体蒸馏 气体吸收 液液萃取
传质分离
非均相混合物的分离：如沉降与过滤 等，对物系作功，利用混合物密度、 尺寸等物性差异将其分离
均相混合物的分离：加入热量和溶剂 使其成为两相共存，利用混合物组分 在两相中性质上的差异（如溶解度、 挥发度等）使组分在相间转移，从而 将其分离
2.非均相混合物的分离方法
筛号(目数)：每英寸长度筛网上的筛孔数目。
di-1
di
（2）颗粒的平均粒径
di+1
平均比表面积直径
di+2Biblioteka 1 1 Gi xida
di G
di
da 1 / xi di
G 不同大小球形颗粒的总质量,kg；
Gi 筛分分析得到相邻两号筛之间的颗粒质量，kg；
di 筛分直径（两筛号筛孔的算术平均值）,m ；
3.2.1 颗粒的特性
球形颗粒 非球形颗粒
1.单一颗粒特性
（1）球形颗粒
球形粒子通常用直径(粒径)表示其大小.
球形颗粒的体积 V = πd3/6 ［m3］
球形颗粒的面积 S = πd2
［m2］
比表面积(单位体积颗粒具有的表面积) a =S/V= 6/d ［ m2/m3］
（2）非球形颗粒 当量直径de与形状系数φs
3.床层的自由截面积 （各向同性）
床层截面上未被颗粒占据的,流体可自由通过的面积； 特点:床层截面上可供流体通过的自由截面积(即空隙截面)
与床层截面之比在数值上等于空隙率。
So
S SP S
1
SP S
3.2.3 流体通过床层流动的压降
1.床层的简化模型
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 de的一组平行细管,并规定: