5--固液分离设备.pptx

冶金热工根底及设备;;1.物相体系概念

非均相混合物的内部存在两种以上的相态：

固体颗粒、微滴称为分散相或分散物质；

气体、液体称为连续相或连续介质。

2.非均相物系别离的目的

⑴回收分散物质〔结晶母液中别离晶粒，赤泥的别离〕

⑵净制分散介质〔除去含尘气体中的尘粒〕

⑶劳动保护和环境卫生等。;5.1悬浮液的性质和别离特性;C悬浮液的粘度;E固体悬浮物的粒度(固体颗粒的粒径)：

粒径越大越易别离，沉速度越大。一般认为，当悬浮物的粒度小于0.5Pμm时，用沉降的方法一般很难别离。

颗粒粒度及其相应的别离设备;5.1.2悬浮物别离的特性;非均相物系别离的依据是连续相与分散相具有不同的物理性质，因此可以用机械的方法将两相别离。两种操作方式：沉降和过滤

〔1〕沉降别离颗粒相对于流体〔静止或运动〕运动的过程称沉降别离。

分为重力沉降、离心沉降。

〔2〕过滤流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液别离的过程称过滤。

分为重力过滤、离心过滤、加压过滤和真空过滤，也可分为恒压过滤、先恒速后恒压过滤。;球形颗粒的自由沉降过程;续上;2.阻力系数

阻力系数而且是颗粒对流体作相对运动时的

雷诺数Re的函数。与Re的关系可由实验测定，

几种不同球形系数φ下的阻力系数与雷诺准数

Re的关系曲线。

;;3.自由沉降速度的计算

用试差法：先假设沉降属于某一流型，求出υ0，然后核算Re。不对，重试。

【例3-1】一直径为1.0mm，密度为2500kg/m3的玻璃球在20oC的水中沉降，试求其沉降速度。

〖解〗：先设流型为层流，?1=2500kg/m3，dp=0.001m

20oC时水有?2=998.2kg/m3,?=1.01×10-3Pa·s

υ0=gdp2(?1-?2)/(18?)

=9.81×(1.0×10-3)2×(2500-998.2)/(18×1.01×10-3)

=0.82m/s

校核Re:Re=dpυ0?/?=1.0×10-3×0.82×998.2/(1.01×10-3)

=818.51

显然，颗粒沉降不是在层流区。;再设在过渡区沉降，那么

υ0=[4g2(?1-?2)2/(225??)]1/3dp

=[4×(9.81)2(2500-998.2)2/(225×1.01×10-3×998.2)]1/3×10-3

=0.156m/s

校核Re:

Re=dput?/?=1.0×10-3×0.157×998.2/(1.01×10-3)

=157

属于过渡区(1Re500)，故所设正确??;4.影响沉降速度的因素

①干扰沉降：当非均相物系中存在许多颗粒，颗粒沉降相互干扰。υ0↓

②端效应：当颗粒在靠近器壁的位置沉降时，υ0↓。因此容器的尺寸要远远大于颗粒的尺寸。

③分子运动：过细颗粒的布朗运动使υ0应用失效。

④颗粒形状：用当量直径和球形度来表示，颗粒偏离球形愈大，其阻力系数就愈大。

⑤连续介质运动：颗粒与流体处于相对运动时，考虑流体运动的影响。

;5.分级沉降及分级器

利用重力沉降可将悬浮液中粒度不同的颗粒进行粗略的别离，或将两种不同密度的颗粒进行分类，这样的过程统称为分级沉降。

实现分级沉降操作的设备称为分级器。;悬浮液的沉降过程可通过间歇沉降实验来考察，如下图。

表观沉降速度:通常以澄清液面随时间的改变表示的沉降速度。

摇匀的悬浮液(颗粒粒度相差不大)倒进玻璃筒内，图a。筒内出现四个区。图b。A区为清液区，已无固体颗粒；B区为等浓度区，固相浓度与在原悬浮液中浓度相同；c区为变浓度区，该区内越往下颗粒越大，浓度越南．变浓度区中有一股股的上升液体形成沟流，这些沟流是由于固体颗粒进入D区压紧间隙而排出来的；

D区为沉聚区，固相浓度最大，由最先沉降

下来的大颗粒和随后陆续沉降下来的小颗粒

构成。沉降过程的进行，A、D两区逐渐扩大．B区

逐渐缩小以至消失，如图5i(c)所示。在

沉降开始后的一段时间内，A、B两区之间的

界面以等速向下移动，直至B区消失与c区

上界面重合为止。此阶段，A、B两区间界面

;重力沉降操作一般分为浓缩和澄清两类。

浓缩操作的目的主要是为了将悬浮液增稠。

澄清操作的目的是为了从比较稀的悬浮液中除去少量悬浮物。

这两种沉降操作所用的设备分别称为沉降槽或澄清槽。;3.2.2沉降槽的结构及设计;A单层沉降槽：主要由底部略成锥形的大直径浅槽体、工作桥架、刮泥机构传