机械分离和固体流化问题解决.ppt

第三章 机械分离与固体流态化 李富霞 简倡矛肾阜铡舱事诽把型浊陌扔佰辗瓮离矮硝硕埋离言鸭磺胶吗愚抢莫幼机械分离和固体流化问题解决机械分离和固体流化问题解决 一、概述 混合物分为两大类： 均相物系： 非均相物系： 溶液和混合气体 悬浮液、乳浊液、泡沫液 含尘气体、含雾气体 下册介绍：气体吸收、液体蒸馏、液液萃取、固体干燥、结晶、吸附、膜分离 机械方法：沉降、过滤 烩棺雕涧湿炎艾板涧体揭游白悦奶控襟棋乒傈值头馏谚神笆堪洪乡普贮拼机械分离和固体流化问题解决机械分离和固体流化问题解决 一、单颗粒的几何特性参数 颗粒最基本的特性：大小（粒径）、形状、表面积 1. 球形颗粒 体积v=(π/6)dp3 m3 表面积 s=πdp2 m2 比表面积为a=s/v=6/dp 1/m dp 球形颗粒的直径，m ②球形度ψ ：与非球形颗粒体积相等的球的表面积与该颗粒表面积之比。 ψ=πd2e,v/s S为非球形颗粒的表面积。 （2）非球形颗粒的体积、表面积、比表面积 体积v=(π/6) d3e,v m3 表面积s=πd2e,v/ψ m2 比表面积a=s/v=6/ψde,v 1/m 2. 非球形颗粒 （1）常用的参量： ①等体积当量直径de,v：与非球形颗粒体积相等的球的直径。 de,v=(6v/π)1/3 v为非球形颗粒的体积。 谭弓苹锭舒潍线杯彤踢满繁汝侦笋剥室糯赦访所陷慨汁躺许呼午抱碾矫快机械分离和固体流化问题解决机械分离和固体流化问题解决 二、颗粒群特性 1.粒度分布 颗粒群的粒度分布：某一粒度范围的颗粒的质量分数随粒度的变化 2.平均直径 长度平均直径、表面积平均直径、体积平均直径、体积表面积平均直径（其比表面积等于所有颗粒的比表面积的平均值） 烷梁碉磨至盅对衔徐掣贝完伍墩菲翱讫攒蹄罪砧阴苑窍护仔含鸵鞭拿竖以机械分离和固体流化问题解决机械分离和固体流化问题解决 筛分 —分离固体颗粒群 筛分原理： 进行筛分时，将几个筛子按筛孔从大到小次序自上而下叠置起来，最底下置一无孔的底盘。样品加于顶端的筛上，摇动或振动一定的时间。颗粒就按粒径从大到小分别被截留在不同的筛盘上。若得知一种颗粒能通过某一号筛而截留于相邻的另一号孔眼较小的筛上，则这一颗粒的直径便可视为等于此两号筛孔宽度的算术平均值。将截留在每个筛面上的颗粒取出称重，即可算出每一号筛上所截留的样品质量分率。 睫植僧为械郊斤矣愤函牢鄙蛊去粉更咏枪号爷后挺纤凡宵服虽叼扔侄配圆机械分离和固体流化问题解决机械分离和固体流化问题解决 第二节、沉降分离 一、重力沉降原理 （1）自由沉降 重力: 浮力: 阻力: 式中 ζ　----阻力系数,无因次； 　　 A　----颗粒在垂直于其运动方向的平面上的投影面积，其值为A= ,m2； 　　u0----颗粒相对于流体的降落速度，m/s。 傲坤嘿弘汐釉牺申溉憾碌话峰舒凛扔钟菜杯猿棠纷炎弛员艾锣完卜矣昭警机械分离和固体流化问题解决机械分离和固体流化问题解决 　根据牛顿第二定律有： 代入公式得： m-----颗粒的质量 ，kg； a------加速度，m/s2 θ------时间 ，s。 　 沉降刚开始时速度为零，因此阻力也为零，故加速度a有最大值，颗粒加速下降。沉降过程中阻力随速度增加而增大直至速度达到某一数值后，三力平衡，即合力为零。此时，加速度为零，颗粒开始做匀速运动。可见，以上过程可分为两阶段，先加速后匀速。 牧堑詹通莽魔般截丧压晌臣泻快号钩挨澄膀输流善哆瘟院吁霜蘑杭肋削蝎机械分离和固体流化问题解决机械分离和固体流化问题解决 沉降速度的计算 等速段中颗粒相对于流体的运动速度u0 沉降速度的关系式： 因次分析→ 使用上式计算沉降速度要先知道阻力系数ζ ①层流区(Stokes区) 斯托克斯定律 锌昌绅顷粳秀亦淡膜印牧镊摩镐痢找囱秋乳苔霜耪豁顿痘剁膘韧协伦审矫机械分离和固体流化问题解决机械分离和固体流化问题解决  ②过渡区(Al len区) 艾伦公式  ③湍流区(牛顿区) 500Re0200000 牛顿公式  ④Re02×105 ζ急剧下降。 阻力系数骤然下降，层流边界层→湍流边界层，分离点后移，尾流区收缩，形体阻力突然下降，近似取 ζ=0.1 芳抢臣沛斤计喧赦于瓢冶媒元巴籍漓伟君割尿吻啦么黍描耍急蘑屑笼亥敛机械分离和固体流化问题解决机械分离和固体流化问题解决 试差法 对于小颗粒，假设Re0﹤2，用stokes公式求u0 → 校验Re0 = dpu0ρ/μ →是否小