第三章重力分离

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化工原理第三章教材

现有一底面积为 2m2的降尘室，用以处理 20℃的常压含尘空气。尘粒密度为 1800kg/m3。现需将直径为 25μm 以上的颗粒全部除去，试求：
(1) 该降尘室的含尘气体处理能力，m3/s；
(2) 若在该降尘室中均匀设置 9 块水平隔板，则含尘气体的处理能力为多少 m3/s？
B、增稠器----分离悬浮液（连续生产过程）
① 干扰沉降：相邻颗粒的运动改变了原来单个颗粒周围的流场，颗粒沉降相互干扰
② 壁效应：壁面，底面处曳力 ↓ ③ 颗粒形状：
例 5-1 颗粒大小测定已测得密度为 ρp = 1630kg/m3 的塑料珠在 20℃ 的 CCl4 液体中的沉降速度为 1.70×10-3m/s，20℃时CCl4 的密度ρ=1590kg/m3，粘度 μ=1.03×10-3Pa/s，求此塑料珠的直径
A、受力分析
重力：Fg
mg
6
d
3 p
p
g
浮力：
Fb
m
p
g
6
d
3 p
g
曳力： Fd
Ap
1 u2
2
B、重力沉降的几个阶段
1. 沉降的加速阶段：
设初始速度为0，根据牛顿第二定律：
Fg
Fb
Fd
m du
d
0
du
(p
)g
3
u2
d
p
4d p p
2. 沉降的等速阶段
u Fd
, du
d
某一时刻，du d
悬浮液在任何设备内静置，均会发生沉降过程，其中固体颗粒在重力作用下沉降与液体分离
➢ 工作原理： ➢ 沉降的两个阶段：上部----自由沉降下部----干扰沉降

化工原理第三章非均相物系分离第一节重力沉降课件

无因次数群K也可以判别流型
d ( ρs − ρ)g ut = 18µ
2
2011-11-9
d 3(ρs − ρ)ρg K3 Ret = = 2 18µ 18
当Ret=1时K=2.62，此值即为斯托克斯区的上限牛顿定律区的下限K值为69.1 例：试计算直径为95µm，密度为3000kg/m3的固体颗粒分别在20℃的空气和水中的自由沉降速度。解：1）在20℃水中的沉降。用试差法计算先假设颗粒在滞流区内沉降，
2011-11-9
ξ=
4dg( ρs − ρ) 3ρut
2
QReet2 =
4d 3 ρ(ρs − ρ)g 3µ 2
2
令 k = d3 ρ( ρs − ρ)g 2
µ
4 3 ξ Re t = k 3
因ξ是Ret的已知函数，ξRet2必然也是Ret的已知函数， ξ～Ret曲线便可转化成 ξRet2～Ret曲线。计算ut 时，先由已知数据算出ξRet2 的值，再由ξRet2～Ret 曲线查得Ret值，最后由Ret反算ut 。
——艾伦公式
c) 滞流区或牛顿定律区（Nuton）（103＜Ret ＜ 2×105）滞流区或牛顿定律区（） ×
ξ = 0.44
ut =1.74 d( ρs − ρ)g
ρ
——牛顿公式
2011-11-9
3、影响沉降速度的因素、
1）颗粒的体积浓度）在前面介绍的各种沉降速度关系式中，当颗粒的体积浓度小于0.2%时，理论计算值的偏差在1%以内，但当颗粒浓度较高时，由于颗粒间相互作用明显，便发生干扰沉降，自由沉降的公式不再适用。 2）器壁效应）当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时，（例如在100倍以上）容器效应可忽略，否则需加以考虑。

第三章相互作用力知识梳理高一物理

第三章相互作用—力知识梳理第1节重力与弹力一、重力1.产生原因：由于地球的吸引。

2.重力大小：G = mg3.重力的方向：竖直向下4.重心的位置：(1)形状规则、质量分布的物体的重心的位置在其几何中心；(2)质量分布不均匀的物体，重心的位置除了跟物体的形状有关外，还跟物体内质量分布有关；(3)重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。

(4)悬挂法确定重心二、弹力1.弹力的产生条件：(1)相互接触（互相挤压拉伸或扭曲）；(2)发生弹性形变2.方向：(1)压力和支持力的方向垂直于物体的接触面；(2)绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向。

(3)杆的弹力方向不一定沿杆的方向。

3.胡克定律：（1）内容：弹簧发生弹性形变时，弹力大小F跟弹簧伸长（或缩短）长度x成正比。

（2）公式：F＝kx，其中k为弹簧的劲度系数，单位为牛顿每米，符号N/m，它的大小反映了弹簧的软硬程度。

（3）适用条件：在弹簧的弹性限度内。

第2节摩擦力一、滑动摩擦力1.产生条件：接触面粗糙、物体间相互接触且挤压、两物体间有相对运动。

2.滑动摩擦力的方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动方向相反。

3. 大小：(1)滑动摩擦力的大小跟压力成正比。

(2)公式：F f=μF N，μ是动摩擦因数，它的数值只跟相互接触的两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关；动摩擦因数无单位。

4.滑动摩擦力的作用效果：是阻碍物体间的相对运动，而不是阻碍物体的运动，所以滑动摩擦力的方向可能与物体运动方向相同，也可能相反。

二、静摩擦力1.产生条件：接触面粗糙、物体间相互接触且挤压、两物体间有相对运动趋势。

2.静摩擦力的方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势方向相反。

3.静摩擦力的大小(1)随着产生相对运动趋势的外力大小的变化而变化；(2)跟物体间接触面的压力大小无关；(3)大小取值范围0<F≤F m；(4)最大静摩擦力大于滑动静摩擦力。

4.静摩擦力的作用效果：是阻碍物体间的相对运动趋势，而不是阻碍物体的运动，所以静摩擦力的方向可能与物体运动方向相同，也可能相反,还可能垂直。

第三章非均相

2.器壁效应
当容器尺寸远远大于颗粒尺寸时，器壁效应可忽略，否则需加以考虑
3.颗粒形状的影响
同一种固体物质，球形或近球形颗粒比同体积非球形颗粒的沉降快一些。
沉降速度的计算
试差法
由于在计算出ut之前Ret的大小未知，因此要通过试差确定应该选取的计算公式。即：先假设沉降属于某一流型，则可直接选用与该流型相应的沉降速度公式计算，然后按求出的ut检验Ret值是否在原假设的流型范围内。
滞流区
d 2 ( s ) g ut 18
ut 0.27 d ( s ) g Re t0.6
过渡区

湍流区
ut 1.74
d ( s ) g

1.颗粒的体积浓度
影响沉降速度的因素
当颗粒的体积浓度小于0.2%时，理论计算值的偏差在1% 以内，当颗粒浓度较高时便发生干扰沉降
（四）离心沉降设备－旋液分离器
旋液分离器也称水力旋流器，其
结构和工作原理均与旋风分离器类似，用于悬浮液的分离。
（五）离心沉降设备－沉降离心机
沉降离心机是利用机械带动液体旋转，分离非均相混合物的常用设备。主要特点：主体设备（转鼓）与混合物共同共同旋转，通过转速调节，可以大幅度改变离心分离因数。分类：据操作方式：间歇式、连续式。据设备主轴的方位：立式、卧式据卸料方式：人工卸料式、螺旋卸料式、刮刀卸料式。
球形颗粒的自由沉降
将表面光滑的刚性球形颗粒置于静止的流体介质中，若颗粒的密度大于流体的密度，则颗粒将在流体中降落根据牛顿第二运动定律，颗粒所受三个力的合力应等于颗粒的质量与加速度的乘积，即 Fg-Fb-Fd= ma
du d ( s ) g d ( ) d s 或 6 4 2 6 d

化工原理教案03非均相物系的分离

第三章非均相物系的分离第一节概述一、化工生产中常遇到的混合物可分为两大类：第一类是均相物系—如混合气体、溶液，特征：物系内各处性质相同，无分界面。

须用吸收、蒸馏等方法分离。

第二类是非均相体系— 1．液态非均相物系固体颗粒与液体构成的悬浮液；不互溶液体构成的乳浊液；2．气态非均相物系固体颗粒（或液体雾滴）与气体构成的含尘气体（或含雾气体）；气泡与液体所组成的泡沫液等。

特征：物系内有相间的界面，界面两侧的物性截然不同。

（1）分散相：往往是液滴、雾滴、气泡，固体颗粒，µm 。

（2）连续相：连续相若为气体，则为气相非均相物系。

连续相若为液体，则为液相非均相物系。

二、非均相物系分离的目的：1）净制参与工艺过程的原料气或原料液。

2）回收母液中的固体成品或半成品。

3）分离生产中的废气和废液中所含的有害物质。

4）回收烟道气中的固体燃料及回收反应气中的固体触媒等。

总之：以满足工艺要求，提高产品质量，改善劳动条件，保护环境，节约能源及提高经济效益。

常用分离方法：1）重力沉降：微粒借本身的重力在介质中沉降而获得分离。

2）离心分离：利用微粒所受离心力的作用将其从介质中分离。

亦称离心沉降。

此法适用于较细的微粒悬浮体系。

3）过滤：使悬浮体系通过过滤介质，将微粒截留在过滤介质上而获得分离。

4）湿法净制：使气相中含有的微粒与水充分接触而将微粒除去。

5）电除尘：使悬浮在气相中的微粒在高压电场内沉降。

本章主要讨论：利用机械方法分离非均相物系，按其涉及的流动方式不同，可大致分为沉降和过滤两种操作方式。

三、颗粒和流体相对运动时所受到的阻力流体以一定的速度绕过静止颗粒时或者固体颗粒在静止流体中移动时流体对颗粒的作用力——ye 力F d22u AF d ρξ= [N]式中，A —颗粒在运动方向上的投影，πd p 2u —相对运动速度ξ—阻力系数， ξ=Φ（Re ）=Φ（d p u ρ/μ）层流区：Re <2， ξ=24/Re ──Stokes 区过渡区：Re=2—500， Re 10=ξ ──Allen 区湍流区：Re=500--2⨯105， ξ≌0.44 ──Newton 区第二节重力沉降一、球形颗粒的自由沉降自由沉降──对于单一颗粒在流体中的沉降或者颗粒群充分地分散、颗粒间互不影响，不致引起相互碰撞的沉降过程。

生物分离-第三章-离心与沉降

离心过滤
离心过滤就是应用离心力代替压力差作为过滤推动力的分离方法，也称为过滤式离心机。左图为工业上常用的篮式过滤离心机，过滤离心机的转鼓为一多孔圆筒，圆筒转鼓内表面铺有滤布。操作时，被处理的料液由圆筒口连续进入筒内，在离心力的作用下，清液透过滤布及鼓壁小口被收集排出，固体微粒则被截留于滤布表面形成滤饼
沉降设备的分类：
• • • • 矩形水平流动池圆形水平流动池垂直流动式圆形池方形池
传统
沉降设备
新型 • 斜板式沉淀池 • 斜管式沉淀池
矩形水平流动池：沉降特性好，池壁可两池共用，节省费用
圆形水平流动池：截面是圆形，高径比小，但处理量较大，液体从中进入，向外筒壁流动，通过溢流堰排出
v0-泵送作用下的液体流速，m/s vc- 粒子在离心力作用下的运动速度， m/s 在多数场合下，vo随r的变化而变化，即r减小时，vo增大，因碟片间的环隙通道截面积随r减小而缩小。且vo还是微粒位置的y坐标的
函数，即在碟片表面v0=0。 vo可表示为：
Q---为离心机泵送液体的流量，m3/s
n—碟片间隙数
μ—介质黏度，Pa〃s；
v —微粒运动速度，m/s。
这个等式仅当球形微粒较小时方能成立，即：
如果Re>1时，阻力为 f—摩擦系数当球形粒子在介质中运动时速度较小，因此作用其上的阻力也较小，当阻力与浮力平衡时，微粒加速度为零。联立方程 3.1 和3.2，得到下式，此式给出了微粒稳定状态和最终速度
单位面积上的过滤体积可改写为
可得近似离心式过滤机由开始操作至滤饼厚度为(R0-Rc)时的过滤时间
从一种发酵液中分离提取类固醇，类固醇晶体的浓度为16kg/m3，料液密度为1000kg/m3.在过滤分离小试中，处理0.25L发酵液需32min，实验室装置的过滤面积为8.3· 10-4m2，过滤压降为105Pa，所得滤饼密度为1090kg/m3，过滤介质阻力可忽略。扩大实验使用篮式过滤离心机处理发酵液，离心机转鼓内径为1.02m，高0.45m，转速为 530r/min，在过滤转速时，测知转鼓内的液层和滤饼的厚度之和为0.055m。求处理1.6m3这种发酵液所需的分离时间

分选效果评定方法

12iJiJiiJZZiiZGiiG ZiZZGiiiiGiiGiGi

第二段分选分配率2。 Zi 中煤中第i密度级
1i

Zi Gi Ji Zi Gi
的数量占原煤的百分数。
2i

Gi Zi Gi
3、分配率计算和曲线绘制实例
80~0.5mm粒级原煤经跳汰机处理, 中煤采用重介再选,得到最终精煤和中煤两种产物,精煤实际产率gj=18.6%,
指标； 3、预测可能的结果（不同生产条件下产
品数质量预测）。
二、重力选煤工艺效果的评定
（一）可能偏差和不完善度
可能偏差Ep值
多用于重介质分选工艺效果评定。
不完善度I值
多用于水介质分选工艺效果评定。
d d E - p
E
p
7
5d 7 5
2
d
2
52
5
2 I Ep
I E pd p -1
第五节影响分配曲线形状的因素
一、原煤可选性的影响
当原料的密度组成变化时，各密度级物料在分选机中的运动条件也随之发生变化，对各密度级物料的在产品中的分配率将产生影响，分配曲线形状也将发生变化。
通过调整分选机的分选条件可以在一定程度上加以弥补。
结论：在原煤可选性变化不大时，分配曲线的形状与原料可选性无关或相关性小。
（3）影响矿粒进入产物的概率值的因素：
矿粒进入某一产物的概率与其本身的密度d及分离密度dP的差值大小相关，（ d- dP）或（ dP- d）值愈大，其进入相应产物的概率愈大。
分配率的定义：
产品中某一成分（密度级或粒度级）的数量与原料中该成分数量的百分比。

化工原理第3章非均相物系的分离

第2节
离心沉降
离心沉降速度
仿照重力沉降速度的推导方法，可得到颗粒在径向上相对于流体的运动速度
ur
2 4d s uT
3 R
ut2 R
是离心场的离心加速度。
离心沉降速度
如果是层流
则离心沉降速度为
而重力沉降速度是：
离心加速度与重力加速度之比叫离心分离因数，用 kc表示。它是离心分离设备的重要性能指标。其定义式为
自由沉降速度
ut
4d s g 3
Fg>Fb
速度u 加速度a
颗粒向下运动
F
b
阻力Fd a=0，恒速运动
Fd
Fg
加速运动：减加速运动，忽略；等速阶段：沉降速度ut（恒速）
根据牛顿第二运动定律，颗粒所受三个力的合力应等于颗粒的质量与加速度的乘积，即
Fg-Fb-Fd= ma
第3章非均相物系的分离
第1节
重力沉降
非均相混合物的特点是体系内包含一个以上的相，相界面两侧物质的性质完全不同，如由固体颗粒与液体构成的悬浮液、由固体颗粒与气体构成的含尘气体等。这类混合物的分离就是将不同的相分开，通常采用机械的方法。
沉降：悬浮在流体中的固体颗粒借助于外场作用力产生定向运动，从而实现与流体相分离，或者使颗粒相增稠、流体相澄清的一类操作。
过滤设备
非洗涤板悬浮液
洗涤板
非洗涤板
滤液板框板框板
过滤操作：过滤阶段悬浮液从通道进入滤框，滤液在压力下穿过滤框两边的滤布、沿滤布与滤板凹凸表面之间形成的沟道流下，既可单独由每块滤板上设置的出液旋塞排出，称为明流式；也可汇总后排出，称为暗
第3节
过滤

化工原理：(含答案)第三章非均相物系的分离

第三章非均相物系的分离一、填空题：1．⑴一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20°C 升至50°C ，则其沉降速度将。

⑵降尘室的生产能力只与降尘室的和有关，而与无关。

解⑴下降 ⑵长度宽度高度2．①在除去某粒径的颗粒时，若降尘室的高度增加一倍，则沉降时间，气流速度，生产能力。

②在滞流（层流）区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比；在湍流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的次方成正比。

解①增加一倍，减少一倍，不变 ②2 ， 1/2沉降操作是指在某种中利用分散相和连续相之间的差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。

沉降过程有沉降和沉降两种方式。

答案：力场；密度；重力；离心3．已知q 为单位过滤面积所得滤液体积V/S ，e e e S V q V /，为为过滤介质的当量滤液体积（滤液体积为e V 时所形成的滤饼层的阻力等于过滤介质的阻力），在恒定过滤时，测得2003740/+=∆∆q q τ，过滤常数K ＝，e q = 。

解0.000535 ， 0.05354．⑴间歇过滤机的生产能力可写为Q ＝V/∑τ，此外V 为，∑τ表示一个操作循环所需的，∑τ等于一个操作循环中，和三项之和。

一个操作循环中得到的滤液体积，总时间，过滤时间τ ，洗涤时间τw ，辅助时间τD⑵．一个过滤操作周期中，“过滤时间越长，生产能力越大”的看法是，“过滤时间越短，生产能力越大”的看法是。

过滤时间有一个值，此时过滤机生产能力为。

不正确的，不正确的，最适宜，最大⑶．过滤机操作循环中，如辅助时间τ越长则最宜的过滤时间将。

⑶ 越长(4). 实现过滤操作的外力可以是、或。

答案：重力；压强差；惯性离心力5．⑴在过滤的大部分时间中，起到了主要过滤介质的作用。

⑵最常见的间歇式过滤机有和连续式过滤机有。

⑶在一套板框过滤机中，板有种构造，框有种构造。

第三章分离3_10-4-9

1. 惯性离心力Fc 惯性离心力F 2. 向心力Fb：与重力场中向心力F 的浮力相当，的浮力相当，其方向为沿半径指向旋转中心 3. 阻力Fd：与颗粒径向运阻力F 动方向相反，动方向相反，其方向为沿半径指向中心
如果球形颗粒的直径为d、密度为ρs, 流体密度为ρ 颗粒与中心轴的距离为R 切向速度为颗粒与中心轴的距离为R，切向速度为uT 则
颗粒在离心力场中的受力分析
当流体带着颗粒旋转时，如果当流体带着颗粒旋转时，如果ρs>ρ，则惯性离心力将，会使颗粒在径向上与流体发生相对运动而飞离中心惯性离心力场中颗粒在径向上也受到三个力的作用，惯性离心力场中颗粒在径向上也受到三个力的作用，
u 阻力 Fd 离心力 Fc
向心力F 向心力 b
9µB dc = πN e ρ s u i
ui↑，dC↓，η↑ ，，说明提高进口气速可提高分离效率。说明提高进口气速可提高分离效率。对or错？ or错
近壁处静压最高，筒体中心处压力最低，且这种低压内旋流近壁处静压最高，筒体中心处压力最低，由排气管入口一直延伸到锥底。由排气管入口一直延伸到锥底。因此已降到器壁或落入灰斗的颗粒会被气流重新卷起器内气流速度越高，气流重新卷起，的颗粒会被气流重新卷起，器内气流速度越高，这种现象越严重，影响效率。严重，影响效率。 ui: 10~25m/s 上式中只要给出合适的N 此公式尚可使用，可计算d 上式中只要给出合适的 e值，此公式尚可使用，可计算 C 一般情况：一般情况：Ne=0.5~3.0；标准型：Ne=5.0 ；标准型：
临界粒径是判断分离效率高低的重要依据。临界粒径是判断分离效率高低的重要依据。
计算临界粒径的关系式，计算临界粒径的关系式，可在如下简化条件下推导出来（1）进入旋风分离器的气流严格按螺旋形路线作等速运动，按螺旋形路线作等速运动，其切向速度等于进口气速u 速度等于进口气速ui （2）颗粒向器壁沉降时，必须穿颗粒向器壁沉降时，必须穿过厚度等于整个进气宽度B 过厚度等于整个进气宽度B的气流层，方能到达壁面而被分离流情况下作自由沉降，（3）在层流情况下作自由沉降，其径向沉降速度可用下式计算：其径向沉降速度可用下式计算：

化工原理第三章---过滤

2、过滤基本方程的推导简化模型：假定： (1)流体的流动空间等于床层中颗粒之间的全部空隙体积。 (2)细管的内表面积等于全部颗粒的表面积。
u 空床速度（表观速度）
p1
L
u le
de
真实速度
u1
流体在固定床内流动的简化模型
讨论：设滤饼的体积为Vc，颗粒的比表面积为a
① u1与u的关系
滤饼层的空隙体积
说明：随着过滤过程的进行，滤饼逐渐加厚，过滤阻力不断增加，可以想见，如果过滤压力不变，即恒压过滤时，过滤速度将逐渐减小。因此上述定义为瞬时过滤速度。
（二）涉及的几个术语
1. 空隙率: 单位体积床层中的空隙体积，用ε表示。 ε=空隙体积 / 床层体积 m3/m3
2. 颗粒比表面积：单位体积颗粒所具有的表面积，用a表示。 a=颗粒表面 / 颗粒体积
③多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料、多孔金属制成的管或板，能拦截1-3m的微细颗粒。
④多孔膜：用于膜过滤的的各种有机高分子膜和无机材料膜。醋酸纤维素和芳香酰胺系两大类有机高分子膜。可用于截留 1m以下的微小颗粒。
4、滤饼的压缩性及助滤剂
1）滤饼的可压缩性
滤饼
对基本过滤方程积分，得
积分得： V22VV eK2 A
或
q22qq e K
若过滤介质阻力可忽略不计，则
V2 KA2
或
q2 K
恒压过滤方程
△p
u 表观速度
K ——过滤常数由物料特性及过滤压强差所决定，m2/s
复习：
1. 过滤的定义及相关术语（滤浆；滤液；滤饼；过滤介质）
2. 过滤基本方式（滤饼过滤；深层过滤；膜过滤）

化工原理第三章概述、重力沉降ppt课件

;
（2〕过渡区：2＜Re＜500，Allen定律区
10
Re （3〕湍流区：500＜Re＜2×105，Newton定律区
0.44
【阐明】（1〕查ζ－Re关系曲线图，准确但复杂；（2〕经验公式计算简便，但是有误差。
2021/6/5
;
第二节重力沉降
一、什么是沉降？
2021/6/5
【定义】在某种力场中利用分散相
有关说明
2021/6/5
;
【阻力系数ζ计算的经验公式】【应用前提】球形颗粒。
根据不同的雷诺数范围〔区域〕内的阻力系数ζ 的变化情况，可用如下经验公式计算阻力系数ζ：
（1〕层流区：10－4＜Re＜2，Stokes定律区
24
Re
2021/6/5
;
层流区
过渡区
湍流区
2021/6/5
ζ－Re关系曲线图
;
何谓球形度
s
S Sp
S——与物体相同体积的球体的表面积； SP——物体的表面积。
【定义】与物体相同体积的球体的表面积和物体的表面积之比。
2021/6/5
;
（1〕此处的雷诺数Re是指：
Re d Pu
计算Re时，dP应为足以表征颗粒大小的长度〔特性尺寸），对球形颗粒而言，就是它的直径。
（2〕此处的区域〔如层流区〕范围与流动型态的区域范围并不相同。
2021/6/5
;
【准数判别法】如果不能确定流动处在哪个区，亦可采用以下方法先确定区域。通过实验整理数据可得到：
其中：
Re
Ar
18 0.6 Ar
Ar
d
3 P
P
2
g
——阿基米德准数
2021/6/5

化工原理：第三章机械分离

第三章机械分离
(非均相混合物的分离)
1
返回
3-1 引言
一、机械分离通过机械力（重力、离心力或压差）分离
非均相混合物的单元操作。二、机械分离的目的及重要性 1. 使原料得到提纯和净化 2. 获得中间产品或成品 3. 回收有用物质 4. 机械分离在环境保护方面具有重要的作用三、机械分离的常用方法 1. 筛分 2. 沉降 3. 过滤
因为沉降依据的有重力或离心力，
重力沉降所以沉降又可分为
离心沉降
3
返回
（一）重力沉降原理—沉降速度
一固体颗粒在流体中的沉降运动
1．颗粒沉降运动中的受力分析
d，s的球形颗粒
(1) 作用力
重力
6
d3sg
离心力
6
d
3 s ar
6
d 3s
ut2 r
4
返回
(2) 浮力重力场 d 3g
6
(3)阻力
离心力场 d 3 ut2
都能提高除尘室的分离效率
对气体p
pM RT
,Vs
ms
21
返回
三离心沉降设备
重力沉降的不足与离心沉降的优势
设备体积小而分离效率高
3-9．旋风分离器
一、构造与工作原理
圆筒、圆锥、矩形切线入口
气流获得旋转向下锥口向上，气芯
顶部中央排气口
22
返回
颗粒器壁滑落各部分尺寸——按比例 (见教材) 二、旋风分离器的主要性能 1、分离性能——评价分离性能的两种不同方式有
② 作用力的方向不同重力沉降方向指向地心
离心沉降方向沿旋转半径从中
心指向 ur 的方向
③ 重力沉降速度是颗粒运动的绝对速度

化工原理第三章机械分离

VS 2.564 H Bu 2 0.5
2.564m
2）理论上能完全分离的最小颗粒尺寸
Vs 2.564 u0 0.214m / s BL 2 6
用试差法由u0求dmin。
假设沉降在斯托克斯区
2018/9/20
d min
18u0 18 3.4 10 5 0.214 5.78 10 5 m 4000 0.5 9.807 s g
附录查得，20℃时水的密度为998.2kg/m3,μ=1.005×10-3Pa.s
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u0
95 10 3000 998.2 9.81
6 2
18 1.005 103
9.797 10 3 m / s
核算流型
6 3 95 10 9 . 797 10 998.2 Re0 0.9244＜1 3 1.005 10
Vs BLu0
——降尘室的生产能力
降尘室的生产能力只与降尘室的沉降面积BL和颗粒的沉降速度u0有关，而与降尘室的高度H无关。
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3、降尘室的计算
设计型已知气体处理量和除尘要求，求降尘室的计算降尘室的大小
操作型用已知尺寸的降尘室处理一定量含尘气体时，计算可以完全除掉的最小颗粒的尺寸，或者计算要求完全除去直径dp的尘粒时所能处理的气体流量。
一、沉降速度
第三章机械分离
第一节重力沉降
1、球形颗粒的自由沉降 2、阻力系数 3、影响沉降速度的因素 4、沉降速度的计算 5、分级沉降
二、降尘室
1、降尘室的结构 2、降尘室的生产能力
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均相混合物物系内部各处物料性质均一而且不存在相界面的混合物。混合物例如：互溶溶液及混合气体

细胞和细胞器及间质的分离

第三章细胞和细胞器及间质的分离细胞内各种结构的比重、大小不同，在同一离心场内的沉降速度也不相同，所以常用不同介质、不同转速、不同时间，通过分级离心，将细胞内各种结构组分（细胞核、核仁、线立体、高尔基复合体、溶酶体、染色体等）分离出来。

主要方法是：组织匀浆的制备、离心分级分离各组分、分析鉴定三个步骤。

一、细胞的分离根据细胞的大小、密度常可分离不同具有不同生物学特征的各种细胞亚群。

其原理是处于悬液中的细胞沉降率与细胞的直径成比例，也与细胞密度和分离介质密度之间差异成比例，假设细胞为球形，则其在溶液中在引力场内的沉降速度以下列公式表示V= 2g(ρc–ρs)r²9η遵循Stokes定律，其中：ρc和ρs分别是细胞和溶液的密度，η为溶液粘度，r为细胞半径，g为重力加速度。

根据细胞直径（大小）的分离方法：主要是速度下降。

细胞在单位引力下，通过低密度介质，或在低离心力作用下，通过密度梯度沉降。

由于细胞大小不同，沉降速度不同，细胞越大沉降越快。

根据细胞密度分离是等密度分离，就是细胞在连续密度梯度分离介质中，在强离心作用下，细胞最后到达与其自身密度相同的分离介质层面，并能保持平衡，在非连续密度梯度中，分离的细胞主要集中于介乎其自身密度两种密度介质的交界面上，从而达到分离。

操作方法：（一）单位重力沉降法：分离介质主要是牛血清白蛋白，其分离的细胞活性高、费用也昂贵。

现已用蔗糖替代，仍能取得较好的分离效果。

1．在固定沉降池上方加入30ml PBS/BSA，含有细胞1×108于池底。

2．从池周边加入50ml PBS覆盖于样品上，不要使整个界面破坏。

3．下口接1％蔗糖梯度液，稍松下口，缓慢放入50ml 1%蔗糖梯度液，约10ml/min。

4．接通梯度混合仪，从下口加入1200ml 1~2%蔗糖梯度液，速度为50ml/min。

5．最后加入500ml 2.5%蔗糖梯度液。

6．整个沉降系统，于4℃，静置4h，这时细胞按大小先后沉降，未成熟的红细胞在先，成熟的网织红细胞在最后。

第三章,矿物按密度差分层

上式可看出，矿石重选的难易性是与下列因素有关：
（1）与介质的密度有关，介质的密度愈大，值愈大，分选愈易进行；
（2）轻、重矿物密度差 (2 1)
效果愈好；
愈大，分层进行的愈容易，
（3）当 (2 1) 值相同时， 2和1 本身的值愈小，分
选效果愈好，如选煤比选矿容易；
（4）给矿中轻、重矿物的重量比（γ1及γ2）对分层的难易程度也有影响。
即将失去活动性。对于细粒重矿物悬浮体来说，λ超过0.4～
0.44活动性已很差。如果细粒重矿物是作为重悬浮液选矿用加重
质使用，则其容积浓度最好不超过0.33。
2 3 1
或 E＞3
（2）两种矿物的粒度差应足够大，只有这样重矿物细颗粒与水组成的悬浮体才会以总体密度对粗粒轻矿物施以浮力作用。
研究资料表明，被选物料的粒度最好超过悬浮粒子粒度的3～5 倍。即
E E 1 1(2 1(1 ) 1()1 (2 1)1 (1 ))
【本讲课程的思考题】
1、矿物按悬浮体密度差分层与按重介质分层，实现正分层的条件？ 2、按重介作用分层的两个条件。 3、根据位能的相对降低值看矿石的重选难易性与哪些因素有关？
下面对重介质作用分层学说描述正确的是（）
A.分层是根据细粒重矿物与水组成的悬浮体对粗粒轻矿物的重介质浮力作用发生； B．按密度分层是由轻、重矿物与介质组成的悬浮体的密度不同引起；
图3-1 密度不同的局部悬浮体在静压强作用下的分层运动
A—局部轻矿物悬浮体 B—局部重矿物悬浮体
按利亚申柯的观点，悬浮液的密度ρsu为
局部轻矿物和重矿物悬浮体的密度分别是：
正分层的条件是：
2 ( 2 ) 1 ( 1 )
反分层的条件是：

化工原理下册第三章非均相物系分离

制作者：黄德春《化工原理》课件 ——第三章非均相物系的分离
第一节重力沉降《化工原理》课件—— 第一章流体流动一、沉降速度
Fg Fb Fd ma
①刚开始沉降： u 0
Fb Fg 不变
Fd 0
a最大
②开始沉降
u
Fd
Fg Fb Fd
a
制作者：黄德春《化工原理》课件 ——第三章非均相物系的分离
概述
一．混合物的分类 1.相:体系中具有相同组成、物理性质、化学性质的均匀物质。 2．均相混合物若物系内各处组成均匀且不存在相界面，则称为均相混合物。
制作者：黄德春
3．非均相混合物
物系中存在相界面，且界面两侧物料的性质不同。
分散状态物质——（分散相）连续状态物质——（连续相）根据连续相状态的不同，非均相混合物又可分为两种类型：（1）气态非均相混合物，如含尘气体、含雾气体等；
（2）液态非均相混合物，如悬浮液、乳浊液、泡沫液等。
制作者：黄德春《化工原理》课件 ——第三章非均相物系的分离
二．非均相混合物分离方法的分类
制作者：黄德春《化工原理》课件 ——第三章非均相物系的分离
燃煤烟气湿法除尘脱硫一体化技术
制作者：黄德春《化工原理》课件 ——第三章非均相物系的分离
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‫٭‬球形度
Sp 与颗粒体积相等的圆球的表面积 s = S 颗粒的表面积
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第一节重力沉降《化工原理》课件—— 第一章流体流动四、阻力系数
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