03第三章 沉降与过滤.pptVIP

第三章 沉降与过滤 3.0 概述 3.0.1 均相物系和非均相物系 均相物系：物系内部各处物料性质均匀而不存在相界面的混合物系。溶液以及各种气体的混合物都是均相物系，它们的分离方法将在后面章节讨论。 非均相物系：物系内部有明显的相界面存在而界面两侧物料的性质不同的混合物系。 3.0.2 非均相物系的分类 1.按状态分 液态非均相物系：固、液、气分散在液相中。分： 悬浮液(液固物系)：指液体中含有一部分固体颗粒 乳浊液(液液物系)：指一种液体分散在与其不互溶的另一种液体中 泡沫液(液气物系)：指液体中含有气泡的物系 气态非均相物系：固、液分散在气相中。分： 含尘气体(气固物系)：指气体中含有固体颗粒 含雾气体(气液物系)：指气体中含有少量液滴 2.按颗粒大小分 粗悬浮系统：d100μm 悬浮系统：0.1μmd100μm 胶体系统：d0.1μm 3.0.3 连续相与分散相 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物质 由于非均相物系中连续相与分散相之间具有不同的物理性质(如密度、粒子的大小与另一相分子尺寸等)，受到外力作用时运动状态就不同，因而可应用机械方法将它们分开。 要实现这种分离，其方法是使分散物质与分散介质之间发生相对运动，所以非均相物系的分离操作也遵循流体流动的基本规律。本章主要讨论液固非均相物系和气固非均相物系分离所依据的基本原理和设备，即颗粒相对于流体而运动的沉降操作和流体相对于固粒而运动的过滤操作。 3.0.4 非均相物系分离的目的 1回收有用物质 如从气流干燥器排出尾气中回收带出的固体颗粒作为产品，或者从某些排泥中回收带走的液体等。（例） 2净化物料 如除去浑液中的固相杂质而使其成为清液，或者使压缩后气体中的油滴分离而净化气体等。（例） 3环境保护的需要 象烟道气的排放、废液的排放都要求其含固量达到一定标准，以防止对大气、河海等环境污染。 （例） 3.0.5 非均相物系的分离方法 1.沉降：依据重力、离心力、惯性力，使分散相与连续相分离。据力的不同分： 重力沉降 离心沉降 2.过滤：借助压力或离心力使混合物通过某介质(固体)，使液相与固相截留于介质两侧而达到分离的目的。主要用于分离液态非均相物系。 3.气体湿法净制：让含尘气体通过水或其它液体中，使颗粒溶于液体中或润湿颗粒，而使颗粒粘在一起，通过重力沉降分离。 4.电子除尘：使含有悬浮尘粒或雾滴的气体通过金属电极间的高压直流静电场，气体电离产生离子附着于悬浮尘粒或雾滴上而使之荷电。荷电的尘粒、雾滴在电场力的作用下至电极后发生中和而恢复中性从而达到分离。 阻力系数ζ 用前式计算沉降速度时，需先确定阻力系数ζ值。通过因次分析，ζ是颗粒形状、颗粒与流体相对运动雷诺数Ret=dutρ/μ的函数，由实验测得的综合结果在下图中示出。 对于球形颗粒的曲线，从图可看出，按Ret值大致分为三个区，各区内曲线所对应的ζ可分别用相应的数学关系式表示。 三、 重力沉降设备 重力沉降是最简单的沉降分离方法，它既可用于分离气固非均相物系，也可用于分离液固非均相物系；既可用于将混合物系中的颗粒与流体分开，也可用来使不同大小或密度不同的颗粒分开。依据重力沉降原理进行操作的装置称为重力沉降设备。 〖说明〗 沉降速度ut应按需要分离下来的最小颗粒计算； 气流速度u不应太高，以免干扰颗粒的沉降或把已经沉降下来的颗粒重新卷起。为此，应保证气体流动的雷诺准数处于滞流范围之内； 降尘室结构简单，流动阻力小，但体积庞大，分离效率低，通常仅适用于分离直径大于50μm的颗粒，用于过程的预除尘。 多层降尘室虽能分离细小的颗粒，并节省地面，但出灰麻烦。 (2)特性 连续沉降槽直径大，大者可达百米以上，高度为2～4米。为节省占地面积，有时将数个沉降槽叠在一起构成多层沉降槽，共用一根共同的轴带动各槽的耙。耙的转速很低，一般在0.1～1rpm之内，以防将已沉积的固粒重新搅起。 连续沉降槽适于处理量大而颗粒浓度不高的悬浮液，对于颗粒细微的料浆，常需加入高分子量的絮凝剂，使细粒之间发生凝聚而促进沉降作用，以提高其生产能力和得到符合要求的清液，其底部排出的沉渣还含有约50%的液体。 〖小结〗 ut是常量，ur随uT和R变化，是变量。自由沉降，沉降速度。 2、重力沉降室（包括多层沉降室）的相关特点： 3旋风分离器的结构与操作原理 构造：进气管、上筒体、下锥体和中央升气管等 主要结构参数为筒体直径D，其它尺寸以D为标准，如图示。 〖特点〗：结构简单，造价低廉，无运动部件，操作范围广，可用多种材料制造，是化工、轻工、冶金等部门常用的分离和除尘设备。 〖说明〗旋风分离器一般用来除去气流中粒径5μm以上的尘粒，对颗粒含量高于200g/m3的