化工原理机械分离93页PPT
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39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
化工原理机械分离
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
化工原理机械分离
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
化工原理课件 3 机械分离和固体流态化-128页PPT资料
直径，可先令
Ret1 4(3s2ut3)g
查 Ret1 Ret 曲线图，可求直径 d ，即 d R et ut
39
40
2
1
4.沉降速度的计算
3)用量纲为1的数群K 值判别流型
K d 3 (s )g 2
K ≤2.62为斯托克斯定律区; 2.62< K <69.1为艾仑定律区; K ≥69.1为牛顿定律区。
30
1.沉降速度
沉降速度 u t
等速阶段中颗粒相对于流体的运动速度ut称
为沉降速度。由于这个速度是加速阶段终了时颗
粒相对于流体的速度，故又称为“终端速度”。
ut
4gd(s ) 3
31
2. 阻力系数
f(Rte, s)
Ret
dut ρ μ
Re t
32
2. 阻力系数
ut
41
2. 重力沉降设备
降尘室——气固体系 沉降槽——液固体系
42
1）降尘室
2.重力沉降设备
气流水平通 过降尘室速
度
动画
图3-4 降尘室示意图 (a)沉降室 (b)尘粒在沉降室内运动情况
沉降速 度
43
2.重力沉降设备
思考1：要使颗粒除去，必须满足什么条件？
位于降尘室最高点的颗粒沉降到室底所需的时间为
on定律区）
0.44 ut 1.74 gds （ 1000Rte2000） 0 33
3.
影响沉降速度的因素
ut
4ds g
3
1) 流体的粘度
滞流区 过渡区 湍流区
表面摩擦阻力 形体阻力
34
3.
影响沉降速度的因素
Ret1 4(3s2ut3)g
查 Ret1 Ret 曲线图，可求直径 d ，即 d R et ut
39
40
2
1
4.沉降速度的计算
3)用量纲为1的数群K 值判别流型
K d 3 (s )g 2
K ≤2.62为斯托克斯定律区; 2.62< K <69.1为艾仑定律区; K ≥69.1为牛顿定律区。
30
1.沉降速度
沉降速度 u t
等速阶段中颗粒相对于流体的运动速度ut称
为沉降速度。由于这个速度是加速阶段终了时颗
粒相对于流体的速度，故又称为“终端速度”。
ut
4gd(s ) 3
31
2. 阻力系数
f(Rte, s)
Ret
dut ρ μ
Re t
32
2. 阻力系数
ut
41
2. 重力沉降设备
降尘室——气固体系 沉降槽——液固体系
42
1）降尘室
2.重力沉降设备
气流水平通 过降尘室速
度
动画
图3-4 降尘室示意图 (a)沉降室 (b)尘粒在沉降室内运动情况
沉降速 度
43
2.重力沉降设备
思考1：要使颗粒除去，必须满足什么条件？
位于降尘室最高点的颗粒沉降到室底所需的时间为
on定律区）
0.44 ut 1.74 gds （ 1000Rte2000） 0 33
3.
影响沉降速度的因素
ut
4ds g
3
1) 流体的粘度
滞流区 过渡区 湍流区
表面摩擦阻力 形体阻力
34
3.
影响沉降速度的因素
华南理工大学化工原理课件 第三章 非均相机械分离
第二节
沉
降
二、离心沉降 在重力沉降中,当颗粒小时,沉降速率就小,需沉降设备就大,为 了提高其生产能力,工业上可使用离心沉降,因为离心力比重力大得多， 改用离心沉降则可大大提高沉降速度,设备尺寸也可缩小很多。 1.离心沉降速度和离心分离因数 1.1离心沉降速度:其推导方法和重力沉降速度相似，在离心沉 降设备中，当流体带着颗粒旋转时,如果颗粒的密度大于流体的密度, 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。 和颗粒在重力场中受到三个作用力相似，惯性离心力场中颗粒在径向 上也受到三个力的作用,即惯性离心力、向心力(相当于重力场中的浮 力,其方向为沿半径指向旋转中心)和阻力(与颗粒的运动方向相反,其 方向为沿半径指向中心)。如果球形颗粒的直径为dp、密度为 p ,流体 密度为 ,当颗粒与流体一起作等角速度 的圆周运动时，将受上述 合力的作用,使其由旋转中心向周边运动，在达到动态平衡时，经整 理其离心沉降速度为： （3-11） 4d p p 2
ut
u
又由于u=qv/A=qv/BH,故有H/ut≤BLH/qv，即有：
qv BLut
（3-10）
式（3-10）就是降尘室生产能力的计算公示。该式表明：降尘室生产能 力只与降尘室的底面积及颗粒的沉降速度有关，而与降尘室高度H无关。所 以降尘室一般采用扁平的几何形状，或在室内添加多层隔板,形成多层降尘 室如图3-4所示,以提高其生产能力和除尘效率。 降尘室结构简单，但设备庞大、效率低，只适用于分离粗颗粒（一般指 直径75μ m以上的颗粒），或作为预分离设备。
第二节
沉
降
联立（3-1）、（3-2）、（3-3）和（3-4）整理得
4 gd p ( p ) ut 3
第三章机械分离和固体流态化《化工原理》课件
5
非均相物系的分离方法
1、气-固体系
旋风分离器 ：含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气 管之间，形成旋转向下的外旋气流。悬浮于外旋流的粉 尘在离心力的作用下移向器壁，并随外旋流旋转到除尘 器底部，由排尘孔排出。净化后的气体形成上升的内旋 流并经过排气管排出。
应用范围及特点 旋风除尘器适用于净化大于5～10微米 的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构简单、操 作方便、耐高温、设备费用和阻力较低（80～160毫米水 柱）的装置。 旋风除尘器广泛应用于空气净化、烟道除 尘、细小颗粒回收等领域。 例如，火力发电厂的锅炉烟 道上就装有这种装置，它有效的降低了排出的烟尘，否 则，早晨起来时，电厂附近的马路上会铺满D
u02
2
d 2
4
浮力Fb
mg s
等速段：该段的颗粒运动速度称为 沉降速度，用u0表示。
重力沉降速度：以球形颗粒为例
合 外 F cF 力 bF D0
mg1s
u02
2
d2
4
0
质m 量力或 gFm c ra
颗粒在流体中沉降时受力
频率分布曲线
9
二、颗粒群的特性
平均直径
长度平均直径
d L m n 1 d 1n 1 n 2 d n 2 2 n n 3 3 d 3 n k n k d ki k 1n id i
k
n i
i 1
表面积平均直径 ----每个颗粒平均表面积等于全部颗粒的表面积之
21
增稠器（沉降槽）
用于分离出液-固混合物
加料
结构：请点击观看动画
与降尘室一样， 水平 沉降槽的生产能 力是由截面积来 挡板
保证的，与其高
非均相物系的分离方法
1、气-固体系
旋风分离器 ：含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气 管之间，形成旋转向下的外旋气流。悬浮于外旋流的粉 尘在离心力的作用下移向器壁，并随外旋流旋转到除尘 器底部，由排尘孔排出。净化后的气体形成上升的内旋 流并经过排气管排出。
应用范围及特点 旋风除尘器适用于净化大于5～10微米 的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构简单、操 作方便、耐高温、设备费用和阻力较低（80～160毫米水 柱）的装置。 旋风除尘器广泛应用于空气净化、烟道除 尘、细小颗粒回收等领域。 例如，火力发电厂的锅炉烟 道上就装有这种装置，它有效的降低了排出的烟尘，否 则，早晨起来时，电厂附近的马路上会铺满D
u02
2
d 2
4
浮力Fb
mg s
等速段：该段的颗粒运动速度称为 沉降速度，用u0表示。
重力沉降速度：以球形颗粒为例
合 外 F cF 力 bF D0
mg1s
u02
2
d2
4
0
质m 量力或 gFm c ra
颗粒在流体中沉降时受力
频率分布曲线
9
二、颗粒群的特性
平均直径
长度平均直径
d L m n 1 d 1n 1 n 2 d n 2 2 n n 3 3 d 3 n k n k d ki k 1n id i
k
n i
i 1
表面积平均直径 ----每个颗粒平均表面积等于全部颗粒的表面积之
21
增稠器（沉降槽）
用于分离出液-固混合物
加料
结构：请点击观看动画
与降尘室一样， 水平 沉降槽的生产能 力是由截面积来 挡板
保证的，与其高
化工原理机械分离沉降分离PPT课件
4．非球形颗粒处理办法
①颗粒非球形时，曳力系数还受颗粒形状影响。
②技术上采用球形度表示颗粒形状
与该颗粒等体积球的表 面积
s
颗粒表面积
③非球形颗粒的雷诺数采用当量直径de计算：
3 6V
de
3.1.2 重力沉降分离设备
1．降尘室
（1）工作原理 气体入室减速 颗粒的沉降运动&随气体运动 沉降运动时间<气体停留时间分离 说明 ① d，容易除去 ②气量V，容易除去
（2）能(100%)被除去的最小颗粒直径 100%去除——室顶到室底
所需沉降时间=H/ut
在室内停留时间=L/u
分离满足的条件： H L
ut u
分离所需最低沉降速度ut
Hu L
HBu LB
Vs At
最低沉降速度~能被分离的最小颗径
ut
gdm2 in s 18
Vs At
dmin
18 Vs
ur
d 2 sui2 18rm
假设(2)沉降时间
B ur
18rm B d 2 sui2
气芯前圈数 = N
运行距离 2rm N
有效停留时间 2rm N
ui
某一粒径能(100%)被分离出的条件
其穿越B所需时间<停留时间
B ur
18rm B d 2 sui2
2rm N
ui
9B d Nui s dc
④ Ret>2105 阻力系数骤然下降 层流边界层湍流边界层 分离点后移，尾流区收缩，形体阻力突然下降
Ret (3 ~ 10) 105 近似取=0.1
颗粒沉降所处区域判断方法
u 4d s g
3
Ret
南京理工化工原理课件3 --机械分离和固体流态化
1．间歇过滤机的生产能力
操作周期为 T=θ +θ
θ
W+θ D
θ ——一个操作循环内的过滤时间，s；
W——一个操作循环内的洗涤时间，s；
θ D——一个操作循环辅助操作所需时间，s。
则生产能力
3600V 3600V Q T W D
V——一个操作循环内所获得的滤液体积，m3
二、连续过滤机的生产能力
阻力：
6
1 2 Fd Ap u 2
根据牛顿第二运动定律：
Fg Fb Fd ma
u 2 3 d s g d g d d s a 6 6 4 2 6
3 3 2
加速阶段：开始沉降瞬间，u=0，因而Fd=0，加速度a等 速阶段：u=ut时,阻力、浮力与重力三者的代数和为零， 加速度a=0。 ut——“沉降速度”，又叫“终端速度”。由于工业上沉 降操作所处理的颗粒往往甚小，阻力随速度增长甚快， 可在短时间内就达到等速运动，所以加速阶段常常可以 忽略不计。
对于不可压缩滤饼
dq p uR 常数 d r q qe
p ruR 2 ruR qe
压强差随过滤时间成直线增高。
3．先恒速后恒压 恒压阶段 ：
dV KA2 d 2 V Ve
KA2 d V Ve dV 2
令VR、θ R分别代表升压阶段终了瞬间的滤液体积 及过滤时间，则上式的积分形式为
dV Ad p V Ve r A
可压缩滤饼的情况比较复杂，它的比阻是两侧压强 差的函数。考虑到滤饼的压缩性，通常可借用下面的 经验公式来粗略估算压强差增大时比阻的变化
r=r'（Δ p）s
操作周期为 T=θ +θ
θ
W+θ D
θ ——一个操作循环内的过滤时间，s；
W——一个操作循环内的洗涤时间，s；
θ D——一个操作循环辅助操作所需时间，s。
则生产能力
3600V 3600V Q T W D
V——一个操作循环内所获得的滤液体积，m3
二、连续过滤机的生产能力
阻力：
6
1 2 Fd Ap u 2
根据牛顿第二运动定律：
Fg Fb Fd ma
u 2 3 d s g d g d d s a 6 6 4 2 6
3 3 2
加速阶段：开始沉降瞬间，u=0，因而Fd=0，加速度a等 速阶段：u=ut时,阻力、浮力与重力三者的代数和为零， 加速度a=0。 ut——“沉降速度”，又叫“终端速度”。由于工业上沉 降操作所处理的颗粒往往甚小，阻力随速度增长甚快， 可在短时间内就达到等速运动，所以加速阶段常常可以 忽略不计。
对于不可压缩滤饼
dq p uR 常数 d r q qe
p ruR 2 ruR qe
压强差随过滤时间成直线增高。
3．先恒速后恒压 恒压阶段 ：
dV KA2 d 2 V Ve
KA2 d V Ve dV 2
令VR、θ R分别代表升压阶段终了瞬间的滤液体积 及过滤时间，则上式的积分形式为
dV Ad p V Ve r A
可压缩滤饼的情况比较复杂，它的比阻是两侧压强 差的函数。考虑到滤饼的压缩性，通常可借用下面的 经验公式来粗略估算压强差增大时比阻的变化
r=r'（Δ p）s
化工原理机械分离PPT课件
南京工业大学
NJUT
四、过滤设备
1.过滤设备种类 ➢按操作方式： 间歇式： 连续式：
➢按压强差 压滤 吸滤 离心过滤机
南京工业大学
NJUT
2.加压叶滤机
南京工业大学
NJUT
南京工业大学
NJUT
3. 板框压滤机
南京工业大学
NJUT
五、物料衡算p101
设过滤面积Am2，滤液Vm3，滤饼厚度 Lm，滤饼空隙率ε 悬浮液: 滤液V （V+LA） 滤饼LA：液体LAε 固体LA(1-ε)
2）床层的空隙率ε
ε＝（床层体积-颗粒所占的体积）/床层体积＝空 隙体积/床层体积
ε表示床层中颗粒堆积的疏密程度，ε大疏松，ε小 紧密
ε＝ε（颗粒的形状、粒度分布，充填方式）
一般乱堆0.47＜ε＜0.7
南京工业大学
NJUT
堆积密度：单位体积固定床内固体颗 粒的质量
真实密度：颗粒的密度
南京工业大学
NJUT
过滤介质：滤布、金属丝网等
南京工业大学
NJUT
2）深层过滤（深床过滤）：适用于悬
浮液中固体颗粒的体积百分数小于0.1% 且固体颗粒粒径较小的场合。
特点：p113 不形成滤饼，粒子粘附在孔道壁面上而被截留 整个过滤过程中过滤阻力不变
过滤介质：细小坚硬的固体颗粒堆积生成的固 定床 粒状介质：细纱、石棉、硅藻土等多用于深床 过滤。 多孔道固体介质：多孔陶瓷，多孔塑料
南京工业大学
NJUT
洗涤速率(dV/dτ)W与过滤终了时速率(dV/dτ)E的关 系：
洗涤推动力∆pW =过滤终了时的压强差∆p，洗涤液 μW=滤液μ，则
叶滤机（置换洗涤法）p104
过滤终了时滤饼厚度＝洗涤滤饼厚度
化工原理第三章机械分离与固体流态化.ppt
固体颗粒被过滤介质截留后，逐渐累积成饼 （称 2．过滤推动力
在过滤过程中，滤液通过过滤介质和 滤饼层流动时需克服流动阻力，因此， 过滤过程必须施加外力。外力可以是重 力、压力差，也可以是离心力，其中以 压力差和离心力为推动力的过滤过程在 工业生产中应用较为广泛。
3.1.2 过滤基本方程
令颗粒比表面积a=颗粒表面积/颗粒体积，则：
de4 a 1
将上述几式式代入式3-1，整理得：
dV 3
p1
Ad 2Ca212 L
（3－2）
r2C2a 12 3
r称为滤饼的比阻，与滤饼的结构有关。r r0ps
可压缩滤饼的s大约为0.20.8。不可压缩滤饼s=0。于是
式3-2可写成：
若过滤介质阻力可忽略不计，则以上两式简化为：
V2 KA2
q2 K
3.1.2 过滤基本方程
• 2．恒速过滤
若过滤时保持过滤速度不变，则过滤过程为恒速过滤。
对恒速过滤，有 dV V 常数
Ad A
代入式3-5中得：
V2
VVe
K 2
A2
或
q2
qqe
K
2
若过滤介质阻力可忽略不计，则以上两式简化为：
V 2 K A2
第三章 机械分离与固体流态化
• 3.1 过 滤 • 3.2 沉 降 • 3.3 固体流态化
3.1 过 滤
• 3.1.1 概述 • 3.1.2 过滤基本方程 • 3.1.3 过滤常数的测定 • 3.1.4 滤饼洗涤 • 3.1.5 过滤设备及过滤计算
3.1.1 概 述
• 滤饼过滤其基本原理是在外力（重力、压力、离心 力）作用下，使悬浮液中的液体通过多孔性介质，而 固体颗粒被截留，从而使液、固两相得以分离，如图 3-1所示。
在过滤过程中，滤液通过过滤介质和 滤饼层流动时需克服流动阻力，因此， 过滤过程必须施加外力。外力可以是重 力、压力差，也可以是离心力，其中以 压力差和离心力为推动力的过滤过程在 工业生产中应用较为广泛。
3.1.2 过滤基本方程
令颗粒比表面积a=颗粒表面积/颗粒体积，则：
de4 a 1
将上述几式式代入式3-1，整理得：
dV 3
p1
Ad 2Ca212 L
（3－2）
r2C2a 12 3
r称为滤饼的比阻，与滤饼的结构有关。r r0ps
可压缩滤饼的s大约为0.20.8。不可压缩滤饼s=0。于是
式3-2可写成：
若过滤介质阻力可忽略不计，则以上两式简化为：
V2 KA2
q2 K
3.1.2 过滤基本方程
• 2．恒速过滤
若过滤时保持过滤速度不变，则过滤过程为恒速过滤。
对恒速过滤，有 dV V 常数
Ad A
代入式3-5中得：
V2
VVe
K 2
A2
或
q2
qqe
K
2
若过滤介质阻力可忽略不计，则以上两式简化为：
V 2 K A2
第三章 机械分离与固体流态化
• 3.1 过 滤 • 3.2 沉 降 • 3.3 固体流态化
3.1 过 滤
• 3.1.1 概述 • 3.1.2 过滤基本方程 • 3.1.3 过滤常数的测定 • 3.1.4 滤饼洗涤 • 3.1.5 过滤设备及过滤计算
3.1.1 概 述
• 滤饼过滤其基本原理是在外力（重力、压力、离心 力）作用下，使悬浮液中的液体通过多孔性介质，而 固体颗粒被截留，从而使液、固两相得以分离，如图 3-1所示。
化工原理非均相物系分离全PPT课件
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。
第24页/共131页
【例】采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。 降尘室底面积为10㎡，宽和高均为2m。操作条件下气 体密度为0.75kg/m3，粘度为2.610-5Pas，颗粒密度为 3000 kg/m3。降尘室的生产能力为3m3/s。试求： （1）理论上可完全回收的最小颗粒直径； （2）粒径为40 m的颗粒的回收百分率； （3）如将降尘室改为多层以完全回收10m的颗粒， 在原降尘室内需设置多少层水平隔板及板间距。
第41页/共131页
1）临界粒径 定义：理论上在旋风分离器中能被完全分离下来 的最小颗粒。 计算公式的推导：
第42页/共131页
假设： （1）气流严格按螺旋形路线作等速运动，其切向
速度等于进口气速ui；
（2）颗粒向器壁沉降时，必须穿过厚度等于进气 宽度B的气流层，方能达到器壁而被分离； （3）颗粒的流动类型为滞流。
第31页/共131页
1、离心沉降速度
流体作圆周运动时，形成惯性离心力场。当颗
粒 度
在 ur
距中 。
心r
A
处
旋转时
ur C
，
其
切向速度uT，径向速 惯性离心力场强度：
r1
u uT
uT2/r
r
r2 B
轨迹：
逐渐扩大的螺旋线
颗粒在旋转流体中的运动
第32页/共131页
dp，p的球形颗粒受力分析：
离心力
Fc
p
g
4
d p2
u 2
2
ma
m
du
d
当a
du
d
0时, u
《机械分离》PPT课件
④ 如果不相符，则转①。如果相符，OK !
精选ppt
21
例：计算直径为95m，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：在20 ℃的水中： 20 ℃水的密度为998.2kg/m3，粘度为
1.005×10-3 Pas
先设为层流区。
u 9 .7 1 9m 0 7 /s d p 2 (p ) g ( 9 1 8 6 ) 0 ( 3 0 9.2 0 ) 9 9 .8 0 81
➢层流区（斯托克斯Stokes区，10-4<ReP<1） CD24 /RP e
➢过渡区（艾仑Sllen区，1<ReP<103）
CD1.85/R0 Pe.8
➢湍流区（牛顿Newton区，103<ReP<105） CD 0.44
注意：其中斯托克斯区的计算式是准确的，其它两个区域 的计算式是近似的。
精选ppt
物系内部有隔开不同相的界面存在，且界面两侧的物料性质有 显著差异。如：悬浮液、乳浊液、泡沫液属于液态非均相物系， 含尘气体、含雾气体属于气态非均相物系。
精选ppt
2
非均相物系由分散相和连续相组成
分散相： 分散物质。在非均相物系中，处于分散 状态的物质。
连续相： 分散介质。包围着分散物质而处于连续 状态的流体。
粒相对于流体的运动速度。
当du/dt =0时，令u= ut，则可得沉降速度计算式
ut
4dp(p )g 3CD
精选ppt
19
将不同流动区域的阻力系数分别代入上式，得球形颗粒在各
区相应的沉降速度分别为： 层流区（ReP<1）
u gdp2(p)
t
18
过渡区（1<ReP<500）
精选ppt
21
例：计算直径为95m，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：在20 ℃的水中： 20 ℃水的密度为998.2kg/m3，粘度为
1.005×10-3 Pas
先设为层流区。
u 9 .7 1 9m 0 7 /s d p 2 (p ) g ( 9 1 8 6 ) 0 ( 3 0 9.2 0 ) 9 9 .8 0 81
➢层流区（斯托克斯Stokes区，10-4<ReP<1） CD24 /RP e
➢过渡区（艾仑Sllen区，1<ReP<103）
CD1.85/R0 Pe.8
➢湍流区（牛顿Newton区，103<ReP<105） CD 0.44
注意：其中斯托克斯区的计算式是准确的，其它两个区域 的计算式是近似的。
精选ppt
物系内部有隔开不同相的界面存在，且界面两侧的物料性质有 显著差异。如：悬浮液、乳浊液、泡沫液属于液态非均相物系， 含尘气体、含雾气体属于气态非均相物系。
精选ppt
2
非均相物系由分散相和连续相组成
分散相： 分散物质。在非均相物系中，处于分散 状态的物质。
连续相： 分散介质。包围着分散物质而处于连续 状态的流体。
粒相对于流体的运动速度。
当du/dt =0时，令u= ut，则可得沉降速度计算式
ut
4dp(p )g 3CD
精选ppt
19
将不同流动区域的阻力系数分别代入上式，得球形颗粒在各
区相应的沉降速度分别为： 层流区（ReP<1）
u gdp2(p)
t
18
过渡区（1<ReP<500）
江苏师范大学《化工原理》教学PPT第3章机械分离
作用：分离气体中的尘粒。 操作：在气体从降尘室入口流向出口的过程中，气体中的颗粒随气体 向出口流动，同时向下沉降。如颗粒在到达降尘室出口前已沉到室底 的集尘斗内，则颗粒从气体中分离出来，否则将被气体带出。
26
降尘室是一个大空箱， 含尘气体从一端进入，以流
气体入口
速u水平通过降尘室，尘埃以
自由沉降速度ut 向室底沉降，
3.1.1 流体绕过颗粒的流动
当流体以一定速度绕过颗粒流动时，流体与颗粒之间产生一对大小 相等、方向相反的作用力，将流体作用于颗粒上的力称为曳力，而将 颗粒作用于流体上的力称为阻力。 一、颗粒的特性 描述一个颗粒至少要有3个参数:密度、大小、形状。 1.球形颗粒
密度 m
V
体积
V
d3
6
表面积 S d 2
的作用下沿重力方向作沉降运动，此时颗粒受到哪些力的作用呢？
Fg
mg
6
d
3s g
d
Fb
6
d
3
g
Fd
AP
1 2
u 2
4
d
2
1 2
u 2
17
根据牛顿第二定律得：
F
Fg
Fb
Fd
ma
6
d 3s g
6
d 3g
4
d
2
1 2
u 2
6
d
3s
du
d
整理得 ：
du ( s )g 3 u2
d
s
4d s
开始瞬间，u 0，du 最大，颗粒作加速运动。
13
可查P108图3-3,也可用公式计算(φ=1)
• Ret<2, 称斯托克斯区 ζ=24/Ret Fd∝u λ=64/Re Hf∝u
26
降尘室是一个大空箱， 含尘气体从一端进入，以流
气体入口
速u水平通过降尘室，尘埃以
自由沉降速度ut 向室底沉降，
3.1.1 流体绕过颗粒的流动
当流体以一定速度绕过颗粒流动时，流体与颗粒之间产生一对大小 相等、方向相反的作用力，将流体作用于颗粒上的力称为曳力，而将 颗粒作用于流体上的力称为阻力。 一、颗粒的特性 描述一个颗粒至少要有3个参数:密度、大小、形状。 1.球形颗粒
密度 m
V
体积
V
d3
6
表面积 S d 2
的作用下沿重力方向作沉降运动，此时颗粒受到哪些力的作用呢？
Fg
mg
6
d
3s g
d
Fb
6
d
3
g
Fd
AP
1 2
u 2
4
d
2
1 2
u 2
17
根据牛顿第二定律得：
F
Fg
Fb
Fd
ma
6
d 3s g
6
d 3g
4
d
2
1 2
u 2
6
d
3s
du
d
整理得 ：
du ( s )g 3 u2
d
s
4d s
开始瞬间，u 0，du 最大，颗粒作加速运动。
13
可查P108图3-3,也可用公式计算(φ=1)
• Ret<2, 称斯托克斯区 ζ=24/Ret Fd∝u λ=64/Re Hf∝u
化工原理机械分离PPT课件
化 学 工 程 系
Ret＜2时（Stokes区)
24 Ret
ut
gd
2
s
18
2≤ Ret ＜ 500时（Allen 区)
18.5 0.6 Ret
500 ≤ Ret 时(Newton区)
0.44
化 学 工 程 系
3. 沉降速度的计算
试差法
假设沉降属于斯托克斯区 选用斯托克斯公式计算ut 检验Ret范围：10-4＜Ret＜2 是 否 重新 假设
pc
pc
2
3
2
51 a Lu
3
化 学 工 程 系
（2）过滤基本方程
过滤速度与过滤速率
A pc dV 2 2 d 5a 1 L
3
pc dV u 2 2 Ad 5a 1 L
（2）分离效率 粒的质
化 学 工 程 系
——旋风分离器所收集的该颗 量分数。
C1 C2 0 C1
总效 率
粒级效率
p,i
C1,i C2,i C1,i
化 学 工 程 系
粒级效率曲线
化 学 工 程 系
d 标准旋风分离器的 p d50
化 学 工 程 系
（3）压降
p
1. 概述 （1）概念和术语
过滤
滤浆 滤饼 过滤介质
滤液
化 学 工 程 系
（2）过滤方式
深层过滤
滤饼过滤
化 学 工 程 系
（3）过滤介质和滤饼
过滤介质
可压缩滤饼
滤饼
化工原理课件第三章机械分离和固体流态化
川 理 工
§3.1.1 颗粒的特性 一 、单一颗粒的大小和形状
学 1、球形颗粒
院
材 化
体积 :V d 3
6
系
化 学
直径 : d
表面积 : s d 2
工 程
比表面积 : a 6
教
d
研
室
化工原理
机械分离和固体流态化
第五页，编辑于星期六：十八点 十分。
四 2、非球形颗粒
川 以某种特性相当的球形颗粒代表，相应的球的直径称当量直径。 理
工 数值上等于空隙率，即床层中自由截面的大小与床层的轴向高度无关。
程
床层直径
教 研
壁效应
颗粒直径
室
化工原理
机械分离和固体流态化
12 第十二页，编辑于星期六：十八点 十分。
四 §3.2 沉降过程
川 沉降操作：在某中力的作用下，利用分散相与连续相间的密度差异，使 理 之发生相对运动而实现分离的操作过程。分为：重力沉降、离心沉降。
化
L
学
u
B
工
气体
程 教
ut
H
研
多层降尘室
室
颗粒在降尘室中的运动
化工原理
机械分离和固体流态化
20 第二十页，编辑于星期六：十八点 十分。
四 思考 2：要想使某一粒度的颗粒在降尘室中
川 被 100%除去，必须满足什么条件？
理 工 学
t
H ut
ut
d
2 p
p 18
g
院 思考 3：能够被 100%除去的最小颗粒，必须满足什么条件？
于 1.7μm，则简单表示为 d50 =1.7μm。
工 程 教
2.在该批颗粒的最大直径 d pmax
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
(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
考研 化工原理 必备课件第三章 机械分离与固体流态化
考研化工原理必备课件第三章机械分离与固体流态化.txt25爱是一盏灯，黑暗中照亮前行的远方；爱是一首诗，冰冷中温暖渴求的心房；爱是夏日的风，是冬日的阳，是春日的雨，是秋日的果。
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第三章机械分离与固体流态化3.1 颗粒及颗粒床层的特性 3.2 3.3 3.4 3.5 沉降过程过滤离心机固体流态化3.1颗粒及颗粒床层的特性（1）床层空隙率ε固定床层中颗粒堆积的疏密程度可用空隙率来表示，其定义如下：ε=空隙体积床层体积V ? 颗粒所占体积v v = = 1? 床层体积床层体积V Vε的大小反映了床层颗粒的紧密程度，ε对流体流动的阻力有极大的影响ε↓, ∑ h f ↑。
ε < 1。
3.1颗粒及颗粒床层的特性（2）床层自由截面积分率AA0 =。
A 流动截面积床层截面积A-颗粒所占的平均截面积A P = = 1? P 床层截面积床层截面积A A空降率与床层自由截面积分率之间有何关系？假设床层颗粒是均匀堆积（即认为床层是各向同性的)。
想象用力从床层四周往中间均匀压紧，把颗粒都压到中间直径为长为L的圆柱中（圆柱内设有空隙）。
ε = 1?v ?D ? = 1? 4 = 1? ? 1 ? π 2 V ?D? D L 4πD1 L222 D12 AP ? D1 ? 4 A0 = 1 ? = 1? = 1? ? ? π 2 A ?D? D 4π所以对颗粒均匀堆积的床层(各向同性床层），在数值上ε = A03.1颗粒及颗粒床层的特性(3)床层比表面aB = 颗粒表面积S 床层体积V颗粒比表面S aB ， = 1a=颗粒表面积S 颗粒体积V取V =的床层考虑， 1m3a=S S = v 1? εaB = a(1 ? ε ) * 所以此式是近似的，在忽略床层中固颗粒相互接触而彼此覆盖使裸露的颗粒表面积减少时成立。
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
2018/9/20
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。
2018/9/20
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
2018/9/20
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
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
2018/9/20
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。
2018/9/20
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
2018/9/20
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