第三章非均相物系的分离与固体流态化（沉降与过滤）
第三章 非均相物系的分离与固体流态化 （沉降与过滤）
化工生产中，需要将混合物加以分离的情况非常多。一原料需经过分离提纯或净化后才符合加工要求。从反应器送出的反应产物一般都与尚未反应的原料及副产物混在一起，也要从其中分离出纯度合格的产品及将未反应的原料送回反应器或另行处理。生产中的废气、废液在排放前，应将其中所含的有害物尽量除去，以减轻环境污染，并有可能将其变为有用之物混合物分为两类，即均相混合物（物系内部各处均匀且无相界面，如：石油、空气）和非均相混合物
化工生产中，需要将混合物加以分离的情况非常多。 原料需经过分离提纯或净化后才符合加工要求。 从反应器送出的反应产物一般都与尚未反应的原料及副 产物混在一起，也要从其中分离出纯度合格的产品及将未 反应的原料送回反应器或另行处理。 生产中的废气、废液在排放前，应将其中所含的有害物 尽量除去，以减轻环境污染，并有可能将其变为有用之物。 混合物分为两类，即均相混合物（物系内部各处均匀 且无相界面，如：石油、空气）和非均相混合物
5概述第一节非均相混合物的分离非均相混合物包括：固体颗粒的混合物（颗粒间为气体分隔）由固体颗粒与液体构成的悬浮液、由不互溶液体构成的乳浊液由固体颗粒（或液滴）与气体构成的含尘气体（或含雾气体）等。悬浮液（固-液混合物）：过滤乳浊液（液-液混合物）：离心分离含尘气体、含雾气体（气-固、气-液混合物）沉降(重力、离心力)固、固分离：筛分、分级沉降
非均相混合物包括：固体颗粒的混合物（颗粒间为气体分隔）、 由固体颗粒与液体构成的悬浮液、由不互溶液体构成的乳浊液、 由固体颗粒（或液滴）与气体构成的含尘气体（或含雾气体）等。 悬浮液（固-液混合物）: 过滤 乳浊液（液-液混合物）: 离心分离 含尘气体、含雾气体（气-固、气-液混合物）: 沉降(重力、离心力) 固、固分离 : 筛分、分级沉降 第一节 概述 一、非均相混合物的分离
在非均相混合物中，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）称为分散相或分散物质，包围着分散物质而处于连续状态的流体称为连续相或分散介质/连续介质悬浮在空气中的粉尘：分散相粉尘；连续相空气由于分散相和连续相具有不同的物理性质（如：尺寸不同、密度不同），可用机械方法分离。例如：气体中所含的灰尘可以用重力、离心力或在电场中将其除去；悬浮液可以通过过滤的方式分离成滤液和滤渣两部分；大小不等及密度不同的颗粒构成的混合物可以用分级沉降的方法分开；大小不同的颗粒用筛子亦可分开。一均相混合物的各种方法将在以后的传质各章中介绍
在非均相混合物中，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）称为分散相或分散物质，包围着分散 物质而处于连续状态的流体称为连续相或分散介质/连续介质。 悬浮在空气中的粉尘：分散相粉尘；连续相空气 由于分散相和连续相具有不同的物理性质（如：尺寸不同、密 度不同），可用机械方法分离。 例如：气体中所含的灰尘可以用重力、离心力或在电场中将其 除去；悬浮液可以通过过滤的方式分离成滤液和滤渣两部分； 大小不等及密度不同的颗粒构成的混合物可以用分级沉降的方 法分开；大小不同的颗粒用筛子亦可分开。 均相混合物的各种方法将在以后的传质各章中介绍
非均相混合物分离的目的收集分散物质回收悬浊液中的产品·净化分散介质如在催化反应中，原料气在使用之前需要净化环境保护与安全生产避免污染分离方法含尘气体及悬浮液的分离，主要有沉降和过滤，我们主要介绍重力沉降、离心沉降和过滤
非均相混合物分离的目的 •收集分散物质 回收悬浊液中的产品 •净化分散介质 如在催化反应中，原料气在使用之前需要 净化 •环境保护与安全生产 避免污染 分离方法 含尘气体及悬浮液的分离，主要有沉降和过滤，我们主要介 绍重力沉降、离心沉降和过滤
二、颗粒的特性1、单个颗粒的性质表示颗粒大小的几何参数：大小（尺寸）、形状、表面积（或比表面积）。形状规则的颗粒：大小：用颗粒的某一个或某几个特征尺寸表示，如球形颗粒的大小用直径d表示。比表面积：单位体积颗粒所具有的表面积，其单位为m2/m3，对球形颗粒为：球形颗粒体积：V=元d3/6球形颗粒表面积：S=元d2；比表面积：a球=S/V=6/d
二、颗粒的特性 1、单个颗粒的性质 表示颗粒大小的几何参数：大小（尺寸）、形状、表面积（或 比表面积）。 形状规则的颗粒： 大小：用颗粒的某一个或某几个特征尺寸表示，如球形颗粒的 大小用直径d表示。 比表面积：单位体积颗粒所具有的表面积，其单位为m2/m3 , 对球形颗粒为： 球形颗粒体积: V=πd3/6 球形颗粒表面积: S= πd2 ; 比表面积: a球=S/V=6/d
2、形状不规则的颗粒：比表面积的定义同上，果颗粒的形状及大小分别表示为：最常用的(1)颗粒的形状系数：用形状系数表示颗粒的形状，形状系数是球形度β，它的定义式为与非球形颗粒体积相等的球的表面积dS/S,-非球形颗粒的表面积相同体积的不同形状颗粒中，球形颗粒的表面积最小，非球形颗粒而言，<1球形颗粒，=1。球型立方体柱体不规则
2、形状不规则的颗粒： 比表面积的定义同上，颗粒的形状及大小分别表示为： (1)颗粒的形状系数：用形状系数表示颗粒的形状，最常用的 形状系数是球形度φ，它的定义式为 非球形颗粒的表面积 与非球形颗粒体积相等的球的表面积 φs = 相同体积的不同形状颗粒中，球形颗粒的表面积最小，非球 形颗粒而言，φs<1 球形颗粒，φs=1。 = S/Sp
非球形颗粒的当量直径：体积当量直径d。v，即体积等于颗粒体积的球形颗粒的直径为非球形颗粒的等体积当量直径。表面积当量直径d，即将表面积等于颗粒表面积的球形颗粒的直径定义为非球形颗粒的等表面积当量直径。比表面积当量直径d，即将比表面积等于颗粒比表面积的球形颗粒的直径定义为非球形颗粒的等比表面积当量直径。6Vs6比表面积：a球=SV=6/dec元元a通常使用体积当量直径，简写为d。球形度：0=S/Spπd?6元S :非球颗粒V=a,6PsdPs
非球形颗粒的当量直径： 3 6 p 6 eV es ea V S d dd π π a = = = 体积当量直径deV，即体积等于颗粒体积的球形颗粒的直径 为非球形颗粒的等体积当量直径。 表面积当量直径des ，即将表面积等于颗粒表面积的球形颗 粒的直径定义为非球形颗粒的等表面积当量直径。 比表面积当量直径dea，即将比表面积等于颗粒比表面积的 球形颗粒的直径定义为非球形颗粒的等比表面积当量直径。 2 3 6 6 e e e p s s e d d VdS a d π π ϕ ϕ = = = 通常使用体积当量直径，简写为 比表面积：a球=S/V=6/d 球形度：φs= S/Sp 非球颗粒
3、颗粒群特性由大小不等的粒子组成的集合体，称为非均一粒子或多分散粒子。具有同一粒径的颗粒称为单一性粒子或单分散性粒子。粒度分布不同粒径范围内所含粒子的个数和质量，称为粒度分布。筛分法、沉降法、比表面法、显微镜法、颗粒粒度测量方法：电阻变化法、光的散射与衍射法等
3、颗粒群特性 由大小不等的粒子组成的集合体，称为非均一粒子或多分散粒子。 具有同一粒径的颗粒称为单一性粒子或单分散性粒子。 粒度分布 不同粒径范围内所含粒子的个数和质量，称为粒度分布。 颗粒粒度测量方法：筛分法、沉降法、比表面法、显微镜法、 电阻变化法、光的散射与衍射法等
将筛分所得结果在表或图上表示，可直观地表示出颗粒群的粒径分布：用表格表示：筛孔尺寸一一每层筛上颗粒质量。用图表示：各层筛网上颗粒的筛分尺寸一一质量分率团
将筛分所得结果在表或图上表示，可直观地表示出颗粒群的粒 径分布: 用表格表示：筛孔尺寸——每层筛上颗粒质量。 用图表示：各层筛网上颗粒的筛分尺寸——质量分率