第五章 非均相物系分离作业
非均相物系的分离全课件
contents
目录
• 非均相物系分离概述 • 非均相物系分离原理 • 非均相物系分离技术及应用 • 非均相物系分离设备 • 非均相物系分离实验与案例分析
01
CATALOGUE
非均相物系分离概述
定义与分类
定义
非均相物系是指由固体颗粒、液体或 气体等不同相态物质组成的混合物。 分离是指将非均相物系中的各相态物 质进行分离、提纯或富集的过程。
萃取设备
总结词
利用两种不相溶溶剂的溶质分配原理，实现溶质由一种溶剂向另一种溶剂转移 的设备。
详细描述
萃取设备包括萃取塔、混合器、分液漏斗和离心萃取器等，适用于处理难以用 一般分离方法分离的混合物。通过选择合适的萃取剂，将目标物质从一种溶剂 转移到另一种溶剂中，达到分离和提纯的目的。
05
CATALOGUE
浮选分离原理
泡沫浮选
利用气泡将目的物质吸附并浮至液面形成泡沫层，从而实现 物质的分离。
沉淀浮选
将目的物质在溶液中先沉淀，再通过浮选的方法将其与其他 物质分离。
萃取分离原理
分配系数
物质在两种不混溶液体中的溶解度之比。
萃取过程
将待分离的物质加入两种不混溶液体的混合物中，经过一定时间后，利用两种液体的密度差异进行分 离。
应用
在石油、化工、制药、食品、环保等领域广泛应用，主 要用于固-液分离。
离心分离技术及应用
离心分离技术
利用离心力场的作用，使不同密度的物 质在离心场中受到不同的离心力，从而 实现物质分离的技术。
VS
应用
在化工、制药、环保、食品等领域广泛应 用，主要用于固-液分离和液-液分离。
浮选分离技术及应用
浮选分离技术
非均相物系的分离-资料
多层 除尘室
A-清液区 B-等浓区 C-变浓区 D-沉聚区
料浆 连 续 沉 降 槽
清液 溢流
底流
非均相物系的分离 3-1-1 沉降速度
球形颗粒) 3
f(Ret)
Re t
du t
二、沉降速度的计算 1. 试差法 2. 摩擦数群法
三、直径计算
d 3 ut2 4g(s )
四、非球形颗粒的自由沉降 1. 当量直径de：与颗粒体积相等的圆球直径
VP
6
de3
VP —颗粒的实际体积
分析：若气体通过降尘室所用的时间为 ；颗粒降至室底的时间为 t。
则颗粒能被分离出的条件为： ≥ t （ = t 时是能被分离出的临界颗粒）
l u
t
H ut
bH u
Vs
lH 而
u
ut
lbH H
Vs
ut
Vs lbut Vs最大lbut
可见： Vs=f（lb，ut）
说明：Vs与沉降面积和沉降速度有关，而与尘 室的高度无关，因此，可将其做成多层式。
2. 球形度 s ： s
S Sp
S——与颗粒实际体积相等的球形表面积 SP——颗粒的实际表面积
3. 球形度对沉降速度的影响（用图3-2分析）
（1 ）相同体积的同一种固体物质， 当Ret 一定时， s 越小， 就越大， u t 就越小。
说明：相同体积的同一种固体物质， 当Ret 一定时，颗粒越接近球形， 越易沉降
(2) 滞流区内， s 对的影响并不显著。随着 Ret 的增大，这种影响逐渐变大。
非均相物系分离.pptx
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②深层过滤
颗粒尺寸比介质孔道小的多，孔道弯曲细长，颗粒进入孔道后容易被截留。同时 由于流体流过时所引起的挤压和冲撞作用。颗粒紧附在孔道的壁面上。介质表面 无滤饼形成，过滤是在介质内部进行的。
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3、过滤方式 表面过滤（滤饼过滤）
过滤
加入方法
预涂： 用助滤剂配成悬浮液，在正式过滤前用它进行过滤，在过 滤介质上形成一层由助滤剂组成的滤饼。
将助滤剂混在滤浆中一起过滤
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第二节 表面过滤的基本理论
一、过滤基本方程式
1、滤液通过饼层的流动的过滤速度
过滤速度：单位时间通过单位过滤面积的滤液体积。
悬浮液
p
u dV
、 W、与V 有关，V ， ， W 。V由生产任务所
定 ，V ，
L
若W ，D
V 但的幅 滤度饼小厚于度 ，平均过滤Q 速 率 ，
一定，
的Q 幅度， 。
，L ，
W
V
D
平均过滤速率 ， ，但 V ， 而
一定且Q 在 一个周期内所占比例 ， 幅度小于
的幅度，
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从上面的分析可知，op对t 恒Q定过滤每一操作周期中必
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则：Rm=rmLm; Rc=rL
u
(rm
p
Lm rL)
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设想以一层厚度为 的滤饼来代替过滤介质，
Le
rm Lm rLe Rm
故上式可写为
P
P
u
(rL rLe ) r(L Le )
式中：
Le —过滤介质的当量滤饼厚度，或称为虚拟滤饼厚度，m;
化工原理非均相物系分离习题库.doc
一、填空题1．某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u 1,在空气中为u 2，则u 1 u 2；若在热空气中的沉降速度为u 3，冷空气中为u 4，则u 3 u 4。
(＞，＜，＝)答：μρρ18)(2-=s t g d u ，因为水的粘度大于空气的粘度，所以21u u <热空气的粘度大于冷空气的粘度，所以43u u <2．用降尘室除去烟气中的尘粒，因某种原因使进入降尘室的烟气温度上升，若气体质量流量不变，含尘情况不变，降尘室出口气体含尘量将 （上升、下降、不变），导致此变化的原因是1） ；2） 。
答：上升，原因：粘度上升，尘降速度下降；体积流量上升，停留时间减少。
3．含尘气体在降尘室中除尘，当气体压强增加，而气体温度、质量流量均不变时，颗粒的沉降速度 ，气体的体积流量 ，气体停留时间 ，可100%除去的最小粒径min d 。
（增大、减小、不变） 答：减小、减小、增大，减小。
ρξρρ3)(4-=s t dg u ，压强增加，气体的密度增大，故沉降速度减小，压强增加，p nRTV =，所以气体的体积流量减小， 气体的停留时间A V L u L t s /==，气体体积流量减小，故停留时间变大。
最小粒径在斯托克斯区)(18min ρρμ-=s tg u d ，沉降速度下降，故最小粒径减小。
4．一般而言，同一含尘气以同样气速进入短粗型旋风分离器时压降为P 1，总效率为1η，通过细长型旋风分离器时压降为P 2，总效率为2η，则：P 1 P 2，1η 2η。
答：小于，小于5．某板框过滤机恒压操作过滤某悬浮液，滤框充满滤饼所需过滤时间为τ，试推算下列情况下的过滤时间τ'为原来过滤时间τ的倍数： 1）0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 2）5.0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 3）1=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 1）0. 5；2）0.707；3）1s p -∆∝1)/(1τ，可得上述结果。
非均相物系分离
4．滤饼的压缩性。分为不可压缩滤饼和可压缩滤饼）。 5．过滤机的生产能力。过滤机的生产能力用单位时间 内所得滤液量表示。
（二）典型过滤设备 1．板框压滤机 主要由机头、滤框、滤板、尾板和压紧装置构成。板框压滤机工作 过程
二、过滤 （一）过滤基本概念
过滤是在推动力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔
介质、而固体粒子被截留的液固分离的单元操作。过滤操 作所处理的悬浮液称为滤浆，通过多孔介质的液体为滤液， 被截留的固体粒子为滤饼或滤渣。
1．过滤介质。过滤操作中用于截留浮液中固体粒子的 多孔介质称为过滤介质。
2．滤饼过滤和深层过滤。按照固体颗粒被截留的情况， 过滤可分为滤饼过滤和深层过滤两类。
间为t
t
H ut
若要使直径为的颗粒在气体离开设备之前降到设备底 部，气流的停留时间至少等于颗粒的沉降时间，即
整理后，可得
t
BLH H
Vs
ut
Vs BLut
降尘室的生产能力只取决于降尘室的底面积BL和颗粒 的沉降速度ut，与降尘室的高度无关。因此，降尘室一般 设计成扁平形状，或设置多层水平隔板成多层降尘室。
在重力作用下使颗粒与流体之间发生相对运动而实现
分离的过程称为重力沉降。降尘室工作状况。
（一）球形颗粒沉降速度
颗粒在降尘室内沉降时的受力分析
浮力
重力为 浮力为 阻力为
Fg
6
d
3 p
s
g
Fb
6
d
3 p
g
u2
Fd A 2
阻力
阻力
重力
根据牛顿第二定律，可得 Fg -Fb - Fd = ma 对于小颗粒沉降加速阶段很短，可忽略，认为颗粒始终
非均相物系分离自测题及答案.doc
非均相物系分离一、填空题1.球形颗粒从静止开始降落，经历和两个阶段。
沉降速度是指阶段颗粒相对于流体的运动速度。
2.在斯托克斯沉降区，颗粒的沉降速度与其直径的次方成正比；而在牛顿区,与其直径的次方成正比O3.沉降雷诺准数越大，流体粘度对沉降速度的影响。
4.降尘室内，颗粒可被分离的必要条件是o5.降尘室操作时，气体的流动应控制在流型。
6.在规定的沉降速度"，条件降尘室的生产能力只取决于而与其无关。
7.选择旋风分离器的主要依据是：（1） : （2）；（3）o8.除去气流中尘粒的设备类型有, , 等。
g 饼房i寸9痕早甘i . §柔床i寸$痕卓1片10.痂I压据机中横穿洗凉法,在流段粘度与推动万相同条件下,洗涤速率与最终过滤速率之比为;叶滤机中置换洗涤法，洗涤速率与过滤速率之比为。
11.T.业上应用较多的压滤型间歇过滤机有与；吸滤型连续操作过滤机有 _______12.根据操作目的（或离心机功能），离心机分为、和三种类型。
、13.根据分离因数大小，离心机分为、和。
二、选择题1.在重力场中，固体颗粒的沉降速度与下列因素无关的是（）oA.粒子儿何形状B.粒子儿何尺寸C.粒子与流体密度D.流体的流速2.含尘气体通过长4m、宽3m、高1 m的降尘室，己知颗粒的沉降速度为0.25 m/s, 则除尘室的生产能力为（）0A. 3n?/sB. lm3/sC. 0.75 m3 /sD. 6 m3 /s3.某粒径的颗粒在降尘室中沉降，若降尘室的高度增加一倍，则该降尘室的生产能力将（）。
A.增加一倍B.为原来1/2C.不变D.不确定4.粒径分别为16pm及叩m的两种颗粒在同一旋风分离器中沉降，则两种颗粒的离心沉降速度之比为（）（沉降在斯托克斯区）。
A . 2 B. 4 C. 1 D. 1/25.以下表达式中正确的是（）。
A.过滤速率与过滤面积平方I成正比；B.过滤速率与过滤面积A成正比C.过滤速率与所得滤液体枳V成正比；D.过滤速率与虚拟滤液体枳V。
非均相物系分离
❖ 非均相物系是指物系中存在着两相或更多相的混合 物，如含尘气体、悬浮液等。
❖ 分散相或称分散物质：以微细的分散状态存在，如 含尘气体中的尘粒，悬浮液中的固粒。
❖ 连续相或称分散介质，包围在分散物质各个粒子的 周围，如含尘气体中的气体，悬浮液中的液体。
❖ 根据连续相的物理状态，将非均相物系分为气态非 均相物系和液态非均相物系。含尘气体与含雾气体 属于气态非均相物系，而悬浮液、乳浊液以及含有 气泡的液体，即泡沫液，则属于液态非均相物系。
❖ 1.离心沉降速度 ❖ 当固体颗粒随着流体一起快速旋转时，如果颗粒
的密度大于流体的密度，离心力会使颗粒穿过运 动的流体而甩出，沿径向方向沉降。此时颗粒在 径向上受到三个力的作用，即从旋转中心指向外 周的离心力、沿半径指向旋转中心的向心力（相 当于重力场中的浮力）和与颗粒运动方向相反， 沿半径指向旋转中心的阻力。 ❖ 同重力沉降相似，当颗粒在径向沉降方向上，所 受上述三力达平衡时，颗粒则作等速运动，此时 颗粒在径向上相对于流体的速度便是颗粒在此位 置上的离心沉降速度。
流量，m3／s（又称降尘室的生产能力）。
❖ 气体通过降尘室的时间θ为
l
u
❖ 颗粒沉降至室底所需要的时间为
t
H ut
❖ 颗粒能除去的条件为 θ≥θt
即
≥
l （3-8）HΒιβλιοθήκη uut❖又
u （bqH3v-9）
❖ 将式(3-9)代入式(3-8)并整理可得
qv≤blut
（3-10）
❖ 降尘室的生产能力仅与其沉降面积bl及颗粒的沉 降速度ut有关,而与降尘室的高度无关,故降尘室以 取扁平的几何形状为佳，可将降尘室作成多层，
❖ 设颗粒是表面光滑的球形；沉降的颗粒相 距较远，互不干扰；容器壁对颗粒的阻滞 作用可以忽略，此时容器的尺寸应远远大 于颗粒的尺寸；颗粒直径不能过分细微，。 根据三个力达平衡时其代数和等于零，可 导出重力沉降速度的计算式为
非均相物系的分离
沉降
沉降是借助外力作用，使两项发生相对运动而 实现分离的操作。有离心沉降、重力沉降和惯性沉 降
重力沉降：在重力的作用之下，使流体和 颗粒之间发生相对运动而得以分离的操作。 它可以分离含尘气体和悬浮液。
7
分析重力沉降
重力沉降速度 根据颗粒在沉降过程中是否受到其他粒子、 流体运动、器壁的影响，将沉降分为自由沉降 和干扰沉降。 自由沉降：颗粒在沉降过程中不受周围颗粒、 流体以及器壁的影响，是一种理想的沉降状态。
28
一、过滤方式
滤饼过滤(表面过滤)：
过滤介质为织物、多孔材料或膜等， 孔径可大于最小颗粒的粒径。过滤初 期，部分小颗粒可以进入或穿过介质 的小孔，后因颗粒的架桥作用使介质 的孔径缩小形成有效的阻挡。 被截留在介质表面的颗粒形成滤渣层（滤饼），透过滤 饼层的则是被净化了的滤液。 随滤饼的形成，真正起过滤介质作用的是滤饼，而非过 滤介质本身，故称作滤饼过滤。 滤饼过滤主要用于含固量较大（>1%）的场合。 29
分析重力沉降
Fd
重力沉降速度 如图所示，直径为d，密度为ρs的光 滑球形颗粒至于密度为ρ的静止流体中， 开始自由降落。 此时 重力——Fg= d 3 s g
浮力——Fb=
Fb
Fg
6 6
d3 g
阻力——Fd= A
u 2
2
1. 为阻力系数，没有单位 2.A为颗粒在垂直其运动方 2 S= 向上的投影面积， 4 d 3.u为颗粒的相对降落速度
g
根据经验值可知， 沉降过程中的大多 数属于层流区，因 此在进行试差时， 通常设在层流区
分析重力沉降
分析重力沉降
1.重力沉降速度 2. 实际沉降---干扰沉降，在沉降过程中受到的 干扰因素 （1）颗粒含量的影响 （2）颗粒形状的影响 （3）颗粒大小的影响 （4）流体性质的影响 （5）流体流动的影响 （6）器壁的影响
化工原理第五章-颗粒-流体非均相物系分离
过滤
过滤是将悬浮液中固、液两相有效 地加以分离的常用方法，藉过滤操 作可以获得清洁的液体或获得作为 产品的固体颗粒。
过滤操作的原理
利用重力或压差使悬浮液通过某 种多孔性过滤介质，使悬浮液中 的固体颗粒被截留，液体则穿过 介质流出，从而实现固-液分离。
滤饼洗涤
滤饼脱水
滤浆加入
洗水
浓洗液
真空分配器
未稀释的 母液
空气吹入
滤布 干燥
滤饼脱水
滤饼卸下
滤布洗净
结构与原理：沿园周分布排列的若干个扇形过滤盘，各通过径 向管道与中心分配头的转动盘相连。扇形过滤盘的多孔底板上 敷设滤布作为过滤介质。各扇形盘回转到不同的圆周位置时， 借助于分配头依次进行真空抽滤、洗涤、脱水、翻盘(吹气)卸 渣和滤布清洗等全部操作。
过滤
WYB系列卧式叶片过滤机 SYB系列水平叶片过滤机
过滤
转筒真空过滤机
II 1 2 4
3
6
III
7
5
a.转动盘
b.固定盘
I
1－转筒； 2－滤饼； 3－割刀； 4－分配头 5－吸走滤液的真空凹槽； 6－吸走洗水的真空凹槽； 7－通入压缩空气的凹槽； I－过滤区； II－洗涤脱水区； III－卸渣区
第五章 颗粒-流体非均相物系分离
概述
在化工生产中，常常需要使固体与流体两相分离。如晶体 与母液分离；气相中分离催化剂微粒分离等。
由于液体与气体对颗粒物料分散特性差别很大，故常将颗 粒-流体系统以划分为液-固和气-固体系。不过从两相流体 力学原理的角度而言都是共通的。
颗粒分散在液体中称悬浮液，分散在气体中称含尘气。小 于1m的颗粒称为“胶质”(Colloid)，分散在液体中称 “溶胶”(Sol)，分散在气体中则称“气溶胶”(Aerosol)。
化工原理课件非均相物系分离
吸附热
物理吸附过程中放出的热量较小，接近于相应 气体的液化热。
可逆性
物理吸附在一定条件下是可逆的，即被吸附的物质在一定条件下可以解吸。
化学吸附
吸附热
化学吸附过程中放出的热量较大，接近于化 学反应热。
吸附力
化学吸附涉及电子的转移或共有，形成化学 键。
不可逆性
化学吸附通常是不可逆的，需要特定的条件 才能解吸。
06
其他分离方法
电泳分离
电泳分离原理
利用物质在电场作用下的电泳行为差异进行分离。
电泳设备
主要包括电泳槽、电极、电源和检测系统等。
电泳分离应用
广泛应用于生物大分子如蛋白质、核酸的分离纯化，也可用于小 分子和离子的分离。
膜分离技术
膜分离原理
利用膜的选择透过性，使混合物中的不同组分在 膜两侧产生浓度差，从而实现分离。
05
吸附分离
吸附分离原理
吸附作用
利用吸附剂对混合物中各组分的选择性吸附作用，使 混合物得以分离。
吸附平衡
在一定温度和压力下，混合物中的各组分在吸附剂上 的吸附量达到平衡。
吸附等温线
描述在一定温度下，吸附量与混合物组成之间的关系 曲线。
物理吸附
吸附力
物理吸附主要依靠分子间作用力（范德华力） 进行吸附。
化工原理课件非均相物系分离
汇报人：XX
目录
• 非均相物系概述 • 沉降分离 • 过滤分离 • 萃取分离 • 吸附分离 • 其他分离方法
01
非均相物系概述
定义与分类
定义
非均相物系是指物系内部存在两种或 两种以上不同相态的物质，且这些物 质之间具有明显的界面。
分类
根据相态的不同，非均相物系可分为 液-固、气-固、气-液等类型。
化工原理课后作业(非均相物系分离)
3．非均相物系分离一、单选题1．在滞流区颗粒的沉降速度正比于（）。
D(A)（ρs-ρ）的1/2次方 (B)μ的零次方(C)粒子直径的0.5次方 (D)粒子直径的平方2．自由沉降的意思是（）。
D(A)颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计(B)颗粒开始的降落速度为零.没有附加一个初始速度(C)颗粒在降落的方向上只受重力作用.没有离心力等的作用(D)颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程3．颗粒的沉降速度不是指（）。
B(A)等速运动段的颗粒降落的速度(B)加速运动段任一时刻颗粒的降落速度(C)加速运动段结束时颗粒的降落速度(D)净重力(重力减去浮力)与流体阻力平衡时颗粒的降落速度4．对于恒压过滤（）。
D(A)滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的倍(B)滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍(C)滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍(D)当介质阻力不计时.滤液体积增大一倍.则过滤时间增大至原来的倍5．回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为（）。
A(A) l (B)1/2 (C) 1/4 (D)1/36．以下说法是正确的（）。
B(A)过滤速率与S(过滤面积)成正比(B)过滤速率与S2成正比(C)过滤速率与滤液体积成正比(D)过滤速率与滤布阻力成反比7．叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为（）。
D(A) 1/2 (B)1/4 (C) 1/3 (D) l8．过滤介质阻力忽略不计.滤饼不可压缩进行恒速过滤.如滤液量增大一倍.则（）。
C(A)操作压差增大至原来的倍 (B)操作压差增大至原来的4倍(C)操作压差增大至原来的2倍 (D)操作压差保持不变9．恒压过滤.如介质阻力不计.过滤压差增大一倍时.同一过滤时刻所得滤液量（）。
C(A)增大至原来的2倍 (B)增大至原来的4倍(C)增大至原来的倍 (D)增大至原来的1.5倍10．以下过滤机是连续式过滤机（）。
C(A)箱式叶滤机 (B)真空叶滤机(C)回转真空过滤机 (D)板框压滤机11．过滤推动力一般是指（）。
《非均相物系分离》课件
分离实验的器材与设备
蒸馏设备
常用于分离挥发性物质
离心机
高速离心，利用样品重度分层原理进行分离。
萃取设备
根据不同分子间吸附性差异的概念和技术来进行分 离的设备。
核磁共振波谱仪
分析样品的晶体结构、化学成分等。
非均相物系分离的实际应用案例
1
医药ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ域
对于多种药物分离纯化技术具有广泛的适用性，在药物的提取、纯化等方面发挥 着重要作用。
2
工业领域
在环保及新材料研究中，例如用于提纯重要金属元素、气体分离等方面。
3
生物领域
分离纯化生物大分子、细胞、高价值生物制品等，用于制药及基础科学研究，拥 有重要的应用价值。
多相系统分离实验设计和方法
1 检测物质
选择正确的检测物质对于分离结果至关重要。科学确定未知样品的组分是分离实验的关 键，应根据实际需要进行检测物质的选择。
2 合适的分离方法
在选择分离的方法时，应该考虑诸如物质特性、样品量、分离难度等指标。
质谱分析在非均相物系分离中的应用
应用原理
将化合物分子转化为离子，然后根据为离子提供电子 的能量的不同得到不同的离子信号，最终可以确定化 合物的结构和成份等。
应用场景
常常用于发现一些具有生物活性的化合物，可以直接 针对特定目标分选，加速筛选的速度。
非均相物系分离
非均相物系分离是一种重要的化学研究领域，本课件将会介绍其基本概念、 应用场景等方面，同时讲述分离方法、实验设计、设备和器材等概念。
研究意义和挑战
1 意义
非均相物系分离对于药物、能源等领域有着广泛的应用意义。
2 挑战
非均相物系分离存在许多挑战，如如反应液的复杂性、分离效率的提高、环境污染等。
单元五 非均相物系的分离
第五节 离心机
一、基本概念： 1.定义：离心机是利用惯性离心力分离液态非均 相物系的机械。离心力由设备本身产生。 2.种类： 根据分离方式：过滤式、沉降式、分离式。 根据分离因数在大小：常速(Kc<3000）、高速 （Kc=3000-50000）、超速（Kc>50000 ）
二、离心机的类型 1.管式离心机 结构：立式转鼓 转速：8000-50000 r/min; Kc：可达15000-60000； 形式：沉降式、分离式； 特点：效率高，处理能力低；
3.非均相物系分离的应用
（1）满足对物质进一步加工的需要； （2）回收有用物质 （3）净化物料 （4）环境保护
非均相混合物的分离方法 机械法：利用两相受力不同达到分离的目的。 1.沉降：重力沉降、离心沉降、惯性分离； 2.过滤：重力过滤、压差过滤和离心过滤； 3.湿法分离 4.静电分离
第二节 重力沉降与设备
π π
6 6
d ρ sg
3
阻力 Fd 浮力 Fb
d ρg
3
阻力：Fd = ζ ⋅
π
4பைடு நூலகம்
d ⋅
2
ρu 2
2
根据牛顿第二定律：
π
6 d 3 (ρ s−ρ ) − ζ ⋅
π
4
d2 ⋅
ρu 2
2
=
π
6
d 3 ρ sa
重力 Fg
颗粒的沉降过程分为两个阶段
–加速阶段：u=0,Fd=0,a=amax u↑,fd↑,a↓ –等速阶段：u=ut 时，Fd=Fg-Fb , a=0
π
π
u t2 a = ω 2r = r
2.离心沉降速度
π
2 uT π 2 ρur2 dP (ρ p − ρ ) − ζ d P =0 6 R 4 2 3
非均相物系分离讲解.pptx
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重力沉降设备
1、降尘室
停留时间 L
气体 进口
气体 出口
u
沉降时间t h
ut
若
t或
l u
h ut
（2－21）
则表明，该颗粒能
在降尘室中除去。
气体
集灰斗 降尘室
L B
u
H
ut
颗粒在降尘室中的运动
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沉降室的生产能力
气体通过水平降尘室的速度为 u Vs （2－22）
分效率（粒级效率）：入口气体中某一粒级di的颗粒被旋风 分离器除掉的分率
i
ci1 ci2 ci1
ci1、 ci2 分别为进、出口气体中平均粒
径为 di 的颗粒的质量浓度。
0 xii
xi 为进口气体中粒径为 di 的颗粒的质量 分率。
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4）旋风分离器的阻力损失
旋风分离器的特点：流量大、压头低。 (1) 气体的膨胀或压缩引起的不可逆机械能损失； (2) 消耗于气流旋转的加速度损失； (3) 摩擦阻力损失以及各个部位的局部阻力损失等。 有理论或半理论式，但工程上主要采用经验公式：
解：由于颗粒直径较大，先假设流型层于过渡区，
ut
0.153
gd
1.6 p
P
0.4 0.6
1/1.4
0.153
9.81 0.0011.6 2500 998.2 1/1.4
998.20.4 (1.005103 )0.6
0.145m /
s
校核流型，Re=dPutρ/μ=10-3×0.145×998.2/0.001005=144 故属于过渡区，与假设相符。
非均相物系的分离
张亮
主要内容
3.1 3.2 3.3 3.4 概 过 沉 述 滤 降
离心沉降
3.1
均相物系(honogeneous
概述
自然界的混合物分为两大类：
system): 均相混合物。物系内
部各处均匀且无相界面。如溶液和混合气体都是均相物系。
非均相物系(non-honogeneous
液的流道。滤板右上角的圆孔，是滤浆通道；左上角的圆 孔，是洗水通道。
洗涤板：左上角的洗水通道与两侧表面的凹槽相通，
使洗水流进凹槽；
非洗涤板：洗水通道与两侧表面的凹槽不相通。
滤框：
滤浆通道：滤框右上角的圆孔 洗水通道：滤框左上角的圆孔
为了避免这两种板和框的安装次序有错，在铸造时常在板
与框的外侧面分别铸有一个、两个或三个小钮。非洗涤板为一 钮板，框带两个钮板，框带两个钮，洗涤板为三钮板。
洗涤
转鼓 滤饼 滤布 滤网
液相通过滤布，固相被截留。
滤渣克服摩擦阻力，沿滤筐向上 移动，经过洗涤段和干燥段。最后
滤液
从顶端排出。
支承力,N
为什么会自 动卸料？
摩擦力,f 重力,mg
离心力,F
特点：
结构简单，造价低廉，功率消耗小。 对悬浮液的浓度和固体颗粒大小的波动敏感。 生产能力较大，分离因数约为2000，可分离固体颗 粒浓度较浓、粒度为0.04~1mm的悬浮液。 在各种结晶产品的分离中广泛应用。
3.2.4 恒速过滤
若维持过滤速率恒定，这样的过滤操作方式称为恒速过滤。 恒速过滤时的过滤速度为：
dV V q u R 常数 Ad A
q=uR
V=uRA
恒速过滤时q-（或V- ）关系为一直线。
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第五章机械分离设备习题
1.混合物根据有无相界面分为（）物系和（）物系。
2.滤饼过滤真正实现拦截作用的是（）而非（），因为
随着过滤的进行，固体颗粒在过滤介质上发生了（）现象。
3.降尘室内，颗粒可被分离的必要条件是（）；而气体的流动
应控制在（）流型。
4.在规定的沉降速度条件下，降尘室的生产能力只取决于（）
而与其（）无关。
5.沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在（）力或
（）力的作用下，沿受力方向发生运动而（），从而与流体分离的过程。
降尘室做成多层的目的是（）。
6.工业上应用较多的压滤型间歇过滤机有（）；吸滤型连续操
作过滤机有（）。
7.过滤速率是指（）。
在恒压过滤时，随操作的进行，过滤速
率将逐渐（）。
8.悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是（）。
助滤剂的加入
有（）和（）两种方法。
9.板框压滤机主要由（），板框按（）的顺序排列组成。
10.板框式压滤机滤浆通过（）进入每个过滤室，洗涤时采
用横穿洗涤滤饼，洗涤水通过（）而流入（）两侧，此时洗水穿过（）次滤布及（）个滤框厚度的滤渣。
11.转筒真空过滤机，转鼓每旋转一周，过滤面积的任一部分都顺
次经历（）五个阶段。
12.过滤操作有（）和（）两种典型方式；生产中常
采取的方式是（）。
13.某粒径的颗粒在降尘室中沉降，若降尘室的长度和宽度各增加
一倍，则该降尘室的生产能力将（）。
A、增加一倍；
B、为原来的2倍；
C、不变；
D、为原来的4倍
14.旋风分离器主要是利用（）的作用使颗粒沉降而达到分离。
A、重力；
B、惯性离心力；
C、静电场
15.恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断（）。
A、加快；
B、减慢；
C、不变
16.现有一乳浊液（液-液非均相体系）要进行分离操作，可采用
（）。
A、沉降器；
B、三足式离心机；
C、碟片式离心机
17.含尘气体中的尘粒称为（）。
A、连续相；
B、分散相；
C、非均相
18.过滤操作中滤液流动遇到阻力是（）。
A、介质阻力；
B、滤渣阻力；
C、介质和滤渣阻力之和
19.简述滤饼过滤和深层过滤？它们分别适用于何种悬浮液？
20.简述板框式压滤机和转筒真空过滤机有哪些优缺点？
21.旋风分离器和旋液分离机从构造上有哪些差异？。