化工原理第三章第一节.ppt
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1、2019/7/8,第三章 非均相物系分离,通过本章学习,掌握沉降和过滤过程的原理、 计算方法、典型设备的结构特性,能够根据生产 工艺的要求,合理选择设备。,学习目的 与要求,2019/7/8,第三章 非均相物系分离,一、沉降速度 1、球形颗粒的自由沉降 2、阻力系数 3、影响沉降速度的因素 4、沉降速度的计算 5、分级沉降 二、降尘室 1、降尘室的结构 2、降尘室的生产能力,第一节 重力沉降,2019/7/8,均相混合物,非均相混合物,物系内部各处物料性质均匀而且不存在相界面的混合物。 例如:互溶溶液及混合气体,物系内部有隔开两相的界面存在且界面两侧的物料性质截然不同的混合物。,固体颗粒和气体
2、构成的含尘气体,固体颗粒和液体构成的悬浮液,不互溶液体构成的乳浊液,液体颗粒和气体构成的含雾气体,2019/7/8,分散相 (分散物质),处于分散状态的物质 如:分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡,连续相 (分散相介质),包围着分散相物质且处于连续状态的流体 如:气态非均相物系中的气体 液态非均相物系中的连续液体,分离,沉降,过滤,2019/7/8,一、重力沉降,沉降,在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度差异,使之发生相对运动而实现分离的操作过程。,重力,惯性离心力,1、沉降速度,1)球形颗粒的自由沉降,2019/7/8,重力,浮力,阻力,(a),2019/7/8,颗粒开始沉降的瞬间,速度
3、u=0,阻力Fd=0,amax 颗粒开始沉降后,u Fd ;u ut 时,a=0 。 等速阶段中颗粒相对于流体的运动速度ut 称为沉降速度。 当a=0时,u=ut,代入(a)式,沉降速度表达式,2019/7/8,a) 滞流区或斯托克斯(Stokes)定律区(10 4Ret1),斯托克斯公式,2、阻力系数,2019/7/8,2019/7/8,艾伦公式,c) 湍流区或牛顿定律区(Nuton)(103Ret 2105),牛顿公式,b) 过渡区或艾伦定律区(Allen)(1Ret103),2019/7/8,3、影响沉降速度的因素 1)颗粒的体积浓度 当颗粒浓度较高时,由于颗粒间相互作用明显,发生干扰沉
4、降,自由沉降的公式不再适用。 2)器壁效应 当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时,容器效应可忽略,否则需加以考虑。,2019/7/8,3)颗粒形状的影响,球形度,对于球形颗粒,s=1,颗粒形状与球形的差异愈大,球形度s值愈低。 对于非球形颗粒,,颗粒的球形度愈小,对应于同一Ret值的阻力系数愈大,如图3-2所示。,2019/7/8,4、沉降速度的计算 1)试差法,假设沉降属于层流区,方法:,Ret1,Ret1,艾伦公式,2) 摩擦数群法,2019/7/8,Ret曲线转化成 Ret2Ret曲线。 计算ut时,先由已知数据算出Ret2的值,再由Ret2Ret曲线查得Ret值,最后由Ret反算ut 。,20
5、19/7/8,图3-3 及 关系曲线,2019/7/8,计算在一定介质中具有某一沉降速度ut的颗粒的直径,,无因次数群K判别流型,K69.1牛顿定律区,2019/7/8,例:试计算直径为95m,密度为3000kg/m3的固体颗粒分别在20的空气和水中的自由沉降速度。 解:1)在20水中的沉降。 用试差法计算 先假设颗粒在滞流区内沉降 ,,附录查得,20时水的密度为998.2kg/m3,=1.00510-3Pa.s,2019/7/8,核算流型,原假设滞流区正确,求得的沉降速度有效。 2) 20的空气中的沉降速度 用摩擦数群法计算 20空气:=205 kg/m3,=8110-5 Pa.s 根据无因
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- 化工 原理 第三 第一节
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