非均相物系的分离课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,内蒙古化工职业学院,*,单元三 非均相混合物的分离,单元三 非均相混合物的分离,1,均相混合物,1、混合物,非均相混合物:有两种相态,(有明显的相界面,性质不均匀),气-固物系:含尘气体;,2、非均相混合物 液-液物系:乳浊液;,液-固物系:悬浮液;,连续相（分散介质）、分散相（分散物质）,内蒙古化工职业学院,均相混合物,2,3、分离目的,（1）回收有用物质,（2）净化物料,（3）环境保护,4、分离方法,沉降,机械法,过滤,内蒙古化工职业学院,3、分离目的（1）回收有用物质内蒙古化工职业学院,3,第一节 沉 降,重力沉降,沉降,离心沉降,一、重力沉降,1、球形颗粒的自由沉降,（1）自由沉降：不受其它颗粒和器壁的影响。,（2）自由沉降速度,内蒙古化工职业学院,第一节 沉 降,4,经过受力分析：,根据牛顿第二定律：,浮力F,b,阻力F,d,重力F,g,内蒙古化工职业学院,经过受力分析：浮力Fb阻力Fd重力Fg内蒙古化工职业学院,5,颗粒的沉降过程分为两个阶段,加速阶段：u=0,F,d,=0,a=a,max,u，f,d,，a,等速阶段：u=u,t,时，F,d,=F,g,-F,b,，a=0,内蒙古化工职业学院,颗粒的沉降过程分为两个阶段内蒙古化工职业学院,6,2、阻力系数:,实验测得:,(1)层流区,(10,-4,Re,t,2),(2)过渡区(2Re,t,10,3,),(3)湍流区(10,3,Re,t,210,5,),3、沉降速度的计算,(1)层流区：斯托克斯公式,内蒙古化工职业学院,2、阻力系数:实验测得:内蒙古化工职业学院,7,（2）过渡区,（3）湍流区,注：计算时先假设沉降所在区域，后利用公式进行计算，最后再进行判断假设是否成立，如成立计算结果有效；如不成立，则重新进行假设重新计算，直到判断成立。,内蒙古化工职业学院,（2）过渡区（3）湍流区内蒙古化工职业学院,8,4、实际重力沉降速度,（1）颗粒形状,当量直径：,球 形 度:,（2）干扰沉降,（3）绝对速度,内蒙古化工职业学院,4、实际重力沉降速度（1）颗粒形状内蒙古化工职业学院,9,二、离心沉降,1、离心沉降：利用离心力的作用使固体颗粒迅,速沉降的操作。,2、离心加速度,3、离心沉降速度（受力分析）,内蒙古化工职业学院,二、离心沉降1、离心沉降：利用离心力的作用使固体颗粒迅内蒙古,10,注：,及沉降速度仍可以按重力沉降方法计算。,4、离心分离因数,Kc值一般在10,2,10,5,之间，其大小反映了离心沉降设备的效能为重力沉降设备的倍数，是离心分离设备性能的一项重要指标。,提高离心分离因数的方法：提高转速、设备直径。,5、颗粒运动的绝对速度u,p,;,内蒙古化工职业学院,注：及沉降速度仍可以按重力沉降方法计算。4、离心分离因数内,11,三、沉降分离设备,1、沉降分离设备的指标,（1）基本要求:t,r,t,s,停留时间沉降时间,（2）分离性能指标,总效率：沉降下来的颗粒的重量与颗粒总重量的比值。,粒级分离效率,i,：在一定粒径颗粒的总量中，被分,离的部分所占的质量百分数。,临界直径d,pc,:粒级效率100%时的颗粒直径。,内蒙古化工职业学院,三、沉降分离设备1、沉降分离设备的指标内蒙古化工职业学院,12,最大生产能力：规定了临界粒径后设备的处理量。,二、重力沉降设备,、降尘室,含尘气体的处理量,降尘室的处理量与降尘室的高度无关。,u,t,u,内蒙古化工职业学院,最大生产能力：规定了临界粒径后设备的处理量。二、重力沉降设备,13,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,14,2、连续沉降槽（澄清器，增稠器，浓缩器）,（1）结构,（2）适用于大流量、低浓度的悬浮液的分离。,内蒙古化工职业学院,2、连续沉降槽（澄清器，增稠器，浓缩器）（1）结构内蒙古化工,15,三、离心沉降设备,1、旋风分离器 是判断旋风分离器分离效率高低的重要依据。,临界粒径：5-75,m的粒子。,特点：结构简单，,价格低廉，,性能稳定；,内蒙古化工职业学院,三、离心沉降设备1、旋风分离器 是判断旋风分离器分,16,2、旋液分离器,旋风分离器相比，旋液分离器的特点是(1)形状细长，直径小，圆锥部分长，以利于颗粒的分离；(2)中心经常有一个处于负压的气柱，有利于提高分离效果。旋液分离器中颗粒沿壁面高速运动，磨损严重，一般采用耐磨材料制造。,内蒙古化工职业学院,2、旋液分离器 旋风分离器相比，旋液分离器的特点是,17,3、沉降离心机,（1）工作原理：利用机械带动液体旋转，分离非,均相混合物的设备。,（2）种类：立式、卧式；间歇式、连续式；,人工卸料式、螺旋卸料式、刮刀卸料式。,（3）管式分离机、螺旋卸料沉降离心机,内蒙古化工职业学院,3、沉降离心机（1）工作原理：利用机械带动液体旋转，分离非内,18,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,19,第二节 过 滤,过滤：在推动力的作用下，使液-固或气-固混合物,中的流体通过多孔性介质，固体颗粒被截留，,实现固体与流体分离的操作。,一、概述,1、滤饼过滤与深层过滤,2、过滤介质：使流体透过而截留固体的可渗透性材料。,（1）砂粒、无烟煤、活性炭、金属网、滤布,深层过滤 饼层过滤,内蒙古化工职业学院,第二节 过 滤过滤：在推动力的,20,（2）选择过滤介质的依据：,分离要求；,悬浮液特性；,操作条件；,过滤设备的类型；,3、过滤的推动力,重力、离心力和压强差。,加压过滤和真空过滤；恒速过滤与恒压过滤；,内蒙古化工职业学院,（2）选择过滤介质的依据：分离要求；内蒙古化工职业学院,21,4、过滤基本参数,（1）处理量,（2）生产能力：单位时间内得到的滤液的体积，,m,3,滤液/h；,（3）生产率G：单位时间、单位面积内过滤出的干,固体质量，kg干固体/(m,2,.s)；,（4）过滤面积A,（5）悬浮液固相浓度c:单位体积悬浮液中含有的,固体颗粒的总体积。,内蒙古化工职业学院,4、过滤基本参数（1）处理量内蒙古化工职业学院,22,（6）滤饼含液量,:滤饼中所含液体的质量分数。,（7）滤饼与滤液的体积比,：m,3,滤饼/m,3,滤液；,（8）过滤速率 :单位时间内获得的滤液的体,积，m,3,滤液/s;,（9）过滤速度 ：单位时间内单位过滤面积上得到的滤液的体积，m,3,滤液/(m,2,.s);,内蒙古化工职业学院,（6）滤饼含液量:滤饼中所含液体的质量分数。（7）滤饼与滤,23,5、滤饼的可压缩性,可压缩滤饼:助滤剂,滤饼,不可压缩滤饼,6、滤饼的洗涤,例题：P112。,内蒙古化工职业学院,5、滤饼的可压缩性 可压缩滤饼:助滤,24,二、恒压过滤,1、过滤的基本方程,流动模型：液体在圆管内的层（滞）流流动。,哈根泊谡叶公式：,（1）空隙率：单位体积床层中的空隙体积，,m,3,/m,3,；,（2）滤液的流速：,内蒙古化工职业学院,二、恒压过滤1、过滤的基本方程内蒙古化工职业学院,25,（3）滤液通过滤饼的流动可看成是液体以速度u通过长度为L（滤饼厚度）、直径为d,0,的并联管路的流动。,（4）滤液通过过滤介质的流动阻力可折合为以流速u流过厚度为Le（当量滤饼厚度）的滤饼的阻力。,内蒙古化工职业学院,（3）滤液通过滤饼的流动可看成是液体以速度u通过长度为L（滤,26,其中：滤饼的比阻，m,2,；,由于滤饼厚度随时间变化，则：,过滤基本方程,内蒙古化工职业学院,其中：滤饼的比阻，m2；内蒙古化工,27,对于可压缩滤饼：,s：滤饼的压缩性指数，间；（对于不可压缩滤饼，s0）,r,0,：单位压强差下滤饼的比阻，m,2,;,、恒压过滤方程,内蒙古化工职业学院,对于可压缩滤饼：s：滤饼的压缩性指数，间；,28,令：,恒压过滤方程,其中：、q,e,由实验测定。,内蒙古化工职业学院,令：内蒙古化工职业学院,29,当滤饼阻力远大于过滤介质的阻力时，,e,、q,e,可被忽略。,、过滤常数、,e,、q,e,的测定（略）,例题：115。,内蒙古化工职业学院,当滤饼阻力远大于过滤介质的阻力时，e、qe可被忽略。内蒙古,30,三、过滤设备,1、板框压滤机,（1）结构：机头、滤框、滤板、尾板和压紧装置。,（2）工作原理：,内蒙古化工职业学院,三、过滤设备1、板框压滤机内蒙古化工职业学院,31,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,32,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,33,（3）生产能力：单位时间得到的滤液量。,（4）排液方式：明流、暗流；,内蒙古化工职业学院,（3）生产能力：单位时间得到的滤液量。内蒙古化工职业学院,34,（5）特点：,优点：构造简单，过滤面积大，过滤压力高，操作,灵活；,缺点：间歇操作，劳动强度大，效率低；,（6）例题（略）,内蒙古化工职业学院,（5）特点：优点：构造简单，过滤面积大，过滤压力高，操作 内,35,2、转筒真空过滤机,（1）结构：转鼓、分配头；,（2）工作原理：,（3）生产能力：,浸没度,：转鼓浸入液面以下面积占整个,转鼓面积的百分率。,过滤时间：（注：n为转鼓每分钟转数）,内蒙古化工职业学院,2、转筒真空过滤机（1）结构：转鼓、分配头；内蒙古化工职业学,36,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,37,m,3,/h；,若过滤介质阻力可忽略，则：,（4）特点：连续操作，处理量大，成本高，过滤,速度低,内蒙古化工职业学院,38,内蒙古化工职业学院,内蒙古化工职业学院,39,3、过滤离心机,（1）种类：三足式、卧式刮刀卸料式、离心卸料,式等；,（2）操作过程：过滤、洗涤、甩干、卸料、洗网,（3）操作特点：,操作时间可随意控制，分离1,m以上的颗粒，生产能力大，但不易保持颗粒形状的完整。,内蒙古化工职业学院,3、过滤离心机（1）种类：三足式、卧式刮刀卸料式、离心卸料内,40,第三节 分离设备的选择,一、气固分离,降尘室：50,m以上；用于含尘气体的预分离；,旋风分离器：5,m以上；非粘性、非纤维状固体；,湿式除尘器：1,m以上；除粉尘，非水硬性固体；,袋滤器：0.1,m以上；气体的净化或干粉的回收；,电除尘器：0.01,m以上；效率高，处理能力大；,内蒙古化工职业学院,第三节 分离设备的选择一、气固分离内蒙古化工,41,二、液固分离,1、获得固体产品：,增浓：沉降槽，旋液分离器，沉降离心机；,过滤：过滤离心机，板框压滤机；,2、澄清液体,普通要求：连续沉降槽、过滤机；,澄清要求高：深层过滤；,内蒙古化工职业学院,二、液固分离1、获得固体产品：内蒙古化工职业学院,42,