第一节概述第三章非均相物系的分第三节沉降分离离和固体流态化第四节过滤下页滋口帮助2025/11/11
2025/11/11 第三章 非均相物系的分 离和固体流态化 第一节 概述 第三节 沉降分离 第四节 过滤
第一节概述物系内部各处物料性质均匀而且不均相混合物存在相界面的混合物。例如：互溶溶液及混合气体混合物物系内部存在相界面且界面两侧的非均相混合物物料性质截然不同的混合物。固体颗粒和气体构成的含尘气体例如固体颗粒和液体构成的悬浮液液体颗粒和气体构成的含雾气体下页返页回B2025/11/11
2025/11/11 第一节 概 述 混合物 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 物系内部存在相界面且界面两侧的 物料性质截然不同的混合物。 例如 固体颗粒和气体构成的含尘气体 固体颗粒和液体构成的悬浮液 液体颗粒和气体构成的含雾气体
沉降连续相与分散相机械分散相和连续相分离分离不同的物理性质发生相对运动的方式过滤化工分离过程的自的：1、原料或产品的分离与提纯；2、回收混合物中的有用成分；3、除去混合物中有害物质。返下页回页2025/11/11
2025/11/11 分离 机械 分离 沉降 过滤 不同的物理性质 连续相与分散相 发生相对运动的方式 分散相和连续相 化工分离过程的目的： 1、原料或产品的分离与提纯； 2、回收混合物中的有用成分； 3、除去混合物中有害物质
第三节沈降分离颗粒在流体中的沉降在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度差异沉降，使之发生相对运动而实现分离的操作过程重力重力沉降作用力离心力离心沉降完成一定分离任务所需的分离设备的大小取决于沉降速度。返T页页回2025/11/11
2025/11/11 第三节 沉降分离 颗粒在流体中的沉降 完成一定分离任务所需的分离设备的大小取决于沉降速度。 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。 作用力 重力 离心力 重力沉降 离心沉降 沉降
一、重力沉降1、沉降速度几点假设fb颗粒为球形：fd自由沉降；2)设备尺寸远大于颗粒直径；3)4颗粒直径较大，不存在布朗运动设颗粒的密度为ps，直径为d，流体的密度为p，土名返T页回页2025/11/11
2025/11/11 一、重力沉降 1、沉降速度 设颗粒的密度为ρs，直径为d，流体的密度为ρ， 几点假设 1) 颗粒为球形； 2) 自由沉降； 3) 设备尺寸远大于颗粒直径； 4) 颗粒直径较大，不存在布朗运动
元q3F重力Psgg6元F,= " d'pg浮力6而阻力随着颗粒与流体间的相对运动速度而变，可仿照流体流动阻力的计算式写为：Fa = SA Du?对球形颗粒A==d224pu儿24Fg- F,-Fa = ma下页返页回2025/11/11
2025/11/11 重力 Fg d s g 3 6 = 浮力 F d g b 3 6 = 而阻力随着颗粒与流体间的相对运动速度而变，可仿照 流体流动阻力的计算式写为 ： 2 2 u Fd A = 2 4 A d 对球形颗粒 = 4 2 2 2 u F d d = F F F ma g − b − d =
2pu元元元元q33d'pgYp.gCp.a(a)26466颗粒开始沉降的瞬间，速度u-0，因此阻力F=0，a一→max颗粒开始沉降后，u个→Fa↑；u→u,时，α=0。等速阶段中颗粒相对与流体的运动速度u，称为沉降速度。当a=0时，u=u，代入（a）式2元6元元putd3Q30Psgpg6424dg(ps -p)ut3p=沉降速度表达式下返页页回2025/11/11
2025/11/11 d a u d g d g d s s 3 2 3 3 2 6 6 4 2 6 − − = (a) 颗粒开始沉降的瞬间，速度u=0，因此阻力Fd =0，a→max 颗粒开始沉降后，u ↑ →Fd ↑；u →ut 时，a=0 。 等速阶段中颗粒相对与流体的运动速度ut称为沉降速度。 当a=0时，u=ut，代入（a）式 0 6 6 4 2 2 3 3 2 − − = t s u d g d g d 3 4 ( ) − = s t dg u ——沉降速度表达式
2、阻力系数通过因次分析法得知，值是颗粒与流体相对运动时的雷诺数Re的函数。对于球形颗粒的曲线，按Re值大致分为三个区：(10-4<Re<1)a）滞流区或托斯克斯(stokes）定律区24Re,gd(p,-put18μ斯托克斯公式返下页回贝2025/11/11
2025/11/11 2、阻力系数ξ 通过因次分析法得知，ξ值是颗粒与流体相对运动时的 雷诺数Ret的函数。 对于球形颗粒的曲线，按Ret值大致分为三个区： a) 滞流区或托斯克斯(stokes)定律区（10-4<Ret<1） Ret 24 = ( ) 18 2 − = s t gd u ——斯托克斯公式
(1<Re,<103)b)过渡区或艾伦定律区(Allen)18.50.6Re0.6gd(p, -p)Reu, = 0.27艾伦公式Dc）流区或牛顿定律区(Nuton)(103<Re,< 2×105)~0.44d(p,-p)1g=1.74ut牛顿公式返下页页回2025/11/11
2025/11/11 0.6 Re 18.5 t = ( ) 0.6 Re 0.27 s t t gd u − = ——艾伦公式 c) 湍流区或牛顿定律区（Nuton）（103＜Ret ＜ 2×105） 0.44 ( ) d g u s t − =1.74 ——牛顿公式 b) 过渡区或艾伦定律区（Allen）（1＜Ret<103）
为避免试差，定义无量纲判据K：gp(ps p)K=d2puK69.1 牛顿区返下页回页2025/11/11
2025/11/11 为避免试差，定义无量纲判据K： 3 2 ( ) − = s p g K d 牛顿区 过渡区 层流区 69.1 2.62 K 69.1 2.62 K K