非均相混合物概述
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二、颗粒群的特性
工业中遇到的颗粒大多是由大小不同的粒子 组成的集合体，称为非均一性粒子或多分散性粒 子；而将具有同一粒径的颗粒称为单一性粒子或 单分散性粒子。
1.粒度分布
不同粒径范围内所含粒子的个数或质量，即 粒径分布。
14
二、颗粒群的特性
2. 颗粒的平均直径 粒群的平均直径计算式为
1 dp xi d pi
6 de Vp π
3
11
一、单一颗粒特性
与该颗粒体 积相等的球 体的表面积
(2)球形度 s
S s Sp
非球形颗粒 s 1 ， 球形颗粒
颗粒的表 面积
s 1
12
一、单一颗粒特性
非球形颗粒的特性，即
体积 表面积 比表面积
π 3 Vp de 6
Sp
π de
2
s
6 a s de
5
二、非均相混合物的分离方法
1. 沉降
颗粒相对于流体(静止或运动)运动而实现悬 浮物系分离的过程。 沉降操作的作用力 重力沉降 沉降 离心沉降
6
重力 惯性离心力
二、非均相混合物的分离方法
2. 过滤
流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液 分离的过程。依实现过滤操作的外力不同，过 滤操作又可分为 过滤操作的外力 重力过滤 重力 压强差
24
三、模型参数的实验测定
欧根（Ergun）方程
'
0.17 Reb 330
4.17 0.29 Reb
Pf (1 )2 u (1 ) u 2 150 3 1.75 3 2 L (sde ) (sde )
当Reb<20时，流动基本为层流，式中等号右 边第二项可忽略;当Reb>1 000时，流动为湍流， 式中等号右边第一项可忽略。
过滤
加压过滤
真空过滤
离心过滤
7
压强差
惯性离心力
三、非均相混合物分离的目的
非均相混和物分离的应用： ①收集分散物质； ②净化分散介质； ③环境保护与安全生产。
化工生产中，要将混合物分离的情况很多，如原料加工前 的分离提纯或净化；反应产物与未反应物和副产物的分离.
8
第3章 非均相物系的分离和固体流态化
当量 直径
L u12 Pf de 2
代入上式， 得到
Pf ' (1 ) a 2 u 3 L
23
三、模型参数的实验测定
康采尼（Kozeny）方程
Reb 2
5 Reb
'
床层雷诺数
Reb
debu1
u a(1 )
Pf (1 ) 2 a 2u 5 3 L
第3章 非均相物系的分离和固体流态化
学习目的 与要求
通过本章学习，掌握沉降、过滤、固体流态 化及气力输送等过程的原理、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。
1
第3章 非均相物系的分离和固体流态化
3.1
概述
2
一、混合物的分类
具有不同物理性质(如密度差别)的分散物质 和连续介质所组成的物系称为非均相混合物或非 均相物系。 分散相或分散物质：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。 连续相或分散介质：包围分散 物质且处于连续状态的物质。
25
练 习 题 目
思考题 描述非球形颗粒的参数有哪些？ 作业题: 3- 1
26
15
第3章 非均相物系的分离和固体流态化
3.2 3.2.1 3.2.2
颗粒及颗粒床层的特性 颗粒的特性 颗粒床层的特性
16
一、床层的空隙率
由颗粒群堆积成的床层疏密程度可用空隙率 来表示，其定义如下:
床层体积-颗粒体积 床层体积
影响空隙率ε值的因素非常复杂，诸如颗 粒的大小、形状、粒度分布与充填方式等。一 般乱堆床层的空隙率在0.47～0.70之间。
3.2 3.2.1
颗粒及颗粒床层的特性 颗粒的特性
9
一、单一颗粒特性
1. 球形颗粒：球形颗粒的尺寸由直径d 确定。 球形颗粒的尺寸由直径d 确定。 体积 表面积 比表面积
π d3 V 6
S π d 2
S 6 a V d
10
一、单一颗粒特性
2. 非球形颗粒 需要形状和大小两个参数来描述其特性。 (1)体积当量直径 实际颗粒的体积等于当量球形颗粒的体积，则 体积当量直径定义为
非均相混合物
3
一、混合物的分类
根据连续相的状态，非均相物系分为两种 类型： ①气态非均相物系，如含尘气体、含雾气 体等；
②液态非均相物系，如悬浮液、乳浊液及 泡沫液等。
4
二、非均相混合物的分离方法
机械分离方法，即利用非均相混合物中两 相的物理性质（如密度、颗粒形状、尺寸等） 的差异，使两相之间发生相对运动而使其分离。 沉降 机械分离方法 过滤
21
一、床层的简化模型
在上述简化条件下，以1m3床层体积为基准， 细管的当量直径可表示为床层空隙率ε及比表面 积ab的函数，即
4 床层流动空间 d eb 细管的全部内表面积 4 （ 1－）a
22
二、流体通过床层压降的数学描述
流体在床层 内的实际流 速
4 将 u1 ， d eb （ 1－）a u
床层截面上未被颗粒占据的流体可以自 由通过的面积，称为床层的自由截面面积。
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第3章 非均相物系的分离和固体流态化
3.2 3.2.1
颗粒及颗粒床层的特性 颗粒的特性
3.2.2
3.2.3
颗粒床层的特性
流体通过床层流动的压降
20
一、床层的简化模型
简化模型是将床层中不规则的通道假设成 长度为L、当量直径为de的一组平行细管，并且 规定： ①细管的全部流动空间等于颗粒床层的空 隙容积； ②细管的内表面积等于颗粒床层的全部表 面积。
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二、床层的比表面积
单位床层体积具有的颗粒表面积称为床层 的比表面积 ab 。若忽略颗粒之间接触面积的影 响，则
ab a(1 )
床层的比表面积也可用颗粒的堆积密度估算，即
颗粒的 堆积密度
6b 6 1 ab sd d
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颗粒的 真实密 度
三、床层的自由截面积
二、颗粒群的特性
工业中遇到的颗粒大多是由大小不同的粒子 组成的集合体，称为非均一性粒子或多分散性粒 子；而将具有同一粒径的颗粒称为单一性粒子或 单分散性粒子。
1.粒度分布
不同粒径范围内所含粒子的个数或质量，即 粒径分布。
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二、颗粒群的特性
2. 颗粒的平均直径 粒群的平均直径计算式为
1 dp xi d pi
6 de Vp π
3
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一、单一颗粒特性
与该颗粒体 积相等的球 体的表面积
(2)球形度 s
S s Sp
非球形颗粒 s 1 ， 球形颗粒
颗粒的表 面积
s 1
12
一、单一颗粒特性
非球形颗粒的特性，即
体积 表面积 比表面积
π 3 Vp de 6
Sp
π de
2
s
6 a s de
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二、非均相混合物的分离方法
1. 沉降
颗粒相对于流体(静止或运动)运动而实现悬 浮物系分离的过程。 沉降操作的作用力 重力沉降 沉降 离心沉降
6
重力 惯性离心力
二、非均相混合物的分离方法
2. 过滤
流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液 分离的过程。依实现过滤操作的外力不同，过 滤操作又可分为 过滤操作的外力 重力过滤 重力 压强差
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三、模型参数的实验测定
欧根（Ergun）方程
'
0.17 Reb 330
4.17 0.29 Reb
Pf (1 )2 u (1 ) u 2 150 3 1.75 3 2 L (sde ) (sde )
当Reb<20时，流动基本为层流，式中等号右 边第二项可忽略;当Reb>1 000时，流动为湍流， 式中等号右边第一项可忽略。
过滤
加压过滤
真空过滤
离心过滤
7
压强差
惯性离心力
三、非均相混合物分离的目的
非均相混和物分离的应用： ①收集分散物质； ②净化分散介质； ③环境保护与安全生产。
化工生产中，要将混合物分离的情况很多，如原料加工前 的分离提纯或净化；反应产物与未反应物和副产物的分离.
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第3章 非均相物系的分离和固体流态化
当量 直径
L u12 Pf de 2
代入上式， 得到
Pf ' (1 ) a 2 u 3 L
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三、模型参数的实验测定
康采尼（Kozeny）方程
Reb 2
5 Reb
'
床层雷诺数
Reb
debu1
u a(1 )
Pf (1 ) 2 a 2u 5 3 L
第3章 非均相物系的分离和固体流态化
学习目的 与要求
通过本章学习，掌握沉降、过滤、固体流态 化及气力输送等过程的原理、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。
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第3章 非均相物系的分离和固体流态化
3.1
概述
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一、混合物的分类
具有不同物理性质(如密度差别)的分散物质 和连续介质所组成的物系称为非均相混合物或非 均相物系。 分散相或分散物质：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。 连续相或分散介质：包围分散 物质且处于连续状态的物质。
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练 习 题 目
思考题 描述非球形颗粒的参数有哪些？ 作业题: 3- 1
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第3章 非均相物系的分离和固体流态化
3.2 3.2.1 3.2.2
颗粒及颗粒床层的特性 颗粒的特性 颗粒床层的特性
16
一、床层的空隙率
由颗粒群堆积成的床层疏密程度可用空隙率 来表示，其定义如下:
床层体积-颗粒体积 床层体积
影响空隙率ε值的因素非常复杂，诸如颗 粒的大小、形状、粒度分布与充填方式等。一 般乱堆床层的空隙率在0.47～0.70之间。
3.2 3.2.1
颗粒及颗粒床层的特性 颗粒的特性
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一、单一颗粒特性
1. 球形颗粒：球形颗粒的尺寸由直径d 确定。 球形颗粒的尺寸由直径d 确定。 体积 表面积 比表面积
π d3 V 6
S π d 2
S 6 a V d
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一、单一颗粒特性
2. 非球形颗粒 需要形状和大小两个参数来描述其特性。 (1)体积当量直径 实际颗粒的体积等于当量球形颗粒的体积，则 体积当量直径定义为
非均相混合物
3
一、混合物的分类
根据连续相的状态，非均相物系分为两种 类型： ①气态非均相物系，如含尘气体、含雾气 体等；
②液态非均相物系，如悬浮液、乳浊液及 泡沫液等。
4
二、非均相混合物的分离方法
机械分离方法，即利用非均相混合物中两 相的物理性质（如密度、颗粒形状、尺寸等） 的差异，使两相之间发生相对运动而使其分离。 沉降 机械分离方法 过滤
21
一、床层的简化模型
在上述简化条件下，以1m3床层体积为基准， 细管的当量直径可表示为床层空隙率ε及比表面 积ab的函数，即
4 床层流动空间 d eb 细管的全部内表面积 4 （ 1－）a
22
二、流体通过床层压降的数学描述
流体在床层 内的实际流 速
4 将 u1 ， d eb （ 1－）a u
床层截面上未被颗粒占据的流体可以自 由通过的面积，称为床层的自由截面面积。
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第3章 非均相物系的分离和固体流态化
3.2 3.2.1
颗粒及颗粒床层的特性 颗粒的特性
3.2.2
3.2.3
颗粒床层的特性
流体通过床层流动的压降
20
一、床层的简化模型
简化模型是将床层中不规则的通道假设成 长度为L、当量直径为de的一组平行细管，并且 规定： ①细管的全部流动空间等于颗粒床层的空 隙容积； ②细管的内表面积等于颗粒床层的全部表 面积。
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二、床层的比表面积
单位床层体积具有的颗粒表面积称为床层 的比表面积 ab 。若忽略颗粒之间接触面积的影 响，则
ab a(1 )
床层的比表面积也可用颗粒的堆积密度估算，即
颗粒的 堆积密度
6b 6 1 ab sd d
18
颗粒的 真实密 度
三、床层的自由截面积