第三章非均相物系的分离及固体流态化.优秀PPT.ppt
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1、第三章第三章 机械分别和固体流态化机械分别和固体流态化教学要求教学要求 3-0 3-0概述概述 3-1 3-1颗粒及颗粒床层颗粒及颗粒床层 的特性的特性3-23-2沉降分别沉降分别3-33-3过滤过滤 复习复习材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室1化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化教学要求教学要求重重 点点:沉降速率的计算;过滤基本方程及恒压过滤计算。沉降速率的计算;过滤基本方程及恒压过滤计算。覆覆盖盖内内容容:颗颗粒粒及及颗颗粒粒群群的的性性质质(体体积积、表表面面积积、比比表表面面积积、空空隙隙率率及及平平均均自自由由截截面面积
2、积);沉沉降降的的基基本本概概念念(重重力力沉沉降降、离离心心沉沉降降、自自由由沉沉降降和和干干扰扰沉沉降降);沉沉降降速速度度的的计计算算;旋旋风风分分别别器器的的性性能能参参数数(临临界界直直径径、分分别别效效率率、粒粒级级率率、分分割割直直径径);降降沉沉室室的的结结构构与与设设计计,旋旋风风分分别别器器的的结结构构特特点点分分别别原原理理及及设设计计方方法法。过过滤滤操操作作的的基基本本概概念念,过过滤滤基基本本方方程程及及计计算算(滤滤液液量量、过过滤滤时时间间、洗洗涤涤时时间间和和生生产产实实力力);常常用用过过滤滤设设备备(板板筐筐压压滤滤机机、叶叶滤滤机机和和回回转转真真空空过
3、过滤滤机机)的的结结构构特特点点;过过滤滤常常数数的的测测定定方法。方法。材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室2化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-0 3-0 概述概述混合物分类混合物分类机械分别机械分别有明显相界面;不同相间有有明显相界面;不同相间有明显的物理化学性质差异。明显的物理化学性质差异。施加外力施加外力发生相对运动发生相对运动均相物系均相物系非均相物系非均相物系重力沉降重力沉降离心沉降离心沉降重力过滤重力过滤加压过滤加压过滤真空过滤真空过滤离心过滤离心过滤沉降沉降过滤过滤悬浮液悬浮液(液液固混合物)固混合物)乳浊液(液
4、乳浊液(液液混合物)液混合物)含尘气体、含雾气体含尘气体、含雾气体目的目的回收有价值的分散物质回收有价值的分散物质净化分散介质以满足生净化分散介质以满足生产工艺要求产工艺要求环境保护和安全生产环境保护和安全生产材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室3化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-1 颗粒及颗粒床层和特性颗粒及颗粒床层和特性3.1.1 颗粒的特性颗粒的特性一一、单一颗粒的大小和形态、单一颗粒的大小和形态球形颗粒球形颗粒直径直径(d):非球形颗粒非球形颗粒当量直径当量直径体积相同时,球形颗粒的表面积最小,体积相同时,球形颗粒的表面
5、积最小,1。材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室4化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-1 颗粒及颗粒床层和特性颗粒及颗粒床层和特性二、颗粒群的特性二、颗粒群的特性粒度分布的测量与定量表示粒度分布的测量与定量表示筛号或筛号或称目数称目数筛分分析结果图示法筛分分析结果图示法分布函数分布函数频率函数频率函数筛过量筛过量筛余量筛余量粒度分布的筛分分析粒度分布的筛分分析分布函数曲线分布函数曲线频率函数曲线频率函数曲线材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室5化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固
6、体流态化3-1 颗粒及颗粒床层和特性颗粒及颗粒床层和特性材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室6化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-1 颗粒及颗粒床层和特性颗粒及颗粒床层和特性平均直径平均直径 设全部颗粒的形态系数相等设全部颗粒的形态系数相等,按比表面积相等按比表面积相等,则则三、粒子的密度三、粒子的密度 真密度真密度(s):kg/m3 积累密度积累密度(b):kg/m33-1-2 颗粒床层的特性颗粒床层的特性一、床层空隙率一、床层空隙率颗粒直径颗粒直径 颗粒分布颗粒分布 床层半径床层半径自由截面沿半径的不均匀自由截面沿半径的不均匀
7、壁效应壁效应床层直径颗粒直径材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室7化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-1 颗粒及颗粒床层和特性颗粒及颗粒床层和特性二、二、床层的比表面积床层的比表面积单位体积床层具有的颗粒表面积单位体积床层具有的颗粒表面积三三 床层的各向同性床层的各向同性自由截面与床层高度无关自由截面与床层高度无关 空隙率与床层高度无关空隙率与床层高度无关材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室8化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-2 3-2 沉降分沉降分别沉降操作:在外
8、力场作用下,利用分散相与连续相间的密度沉降操作:在外力场作用下,利用分散相与连续相间的密度差异,使之发生相对运动而实现分别的操作过程。分为:重差异,使之发生相对运动而实现分别的操作过程。分为:重力沉降、离心沉降。力沉降、离心沉降。3.2.1 3.2.1 重力沉降重力沉降自由沉降自由沉降材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室9化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-2 3-2 沉降分沉降分别一、重力沉降速度一、重力沉降速度材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室10化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系
9、的分离和固体流态化3-2 3-2 沉降分沉降分别二、影响沉降的因素二、影响沉降的因素大颗粒的实际沉降速度小于自由沉降大颗粒的实际沉降速度小于自由沉降速度;小颗粒的沉降速度增大。速度;小颗粒的沉降速度增大。实际沉降速度小于自由沉降速度实际沉降速度小于自由沉降速度在在Stokes区,器壁的影响:区,器壁的影响:颗粒浓度颗粒浓度颗粒的球形度颗粒的球形度壁面效应壁面效应材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室11化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-2 3-2 沉降分沉降分别三、沉降速度的计算三、沉降速度的计算试差法试差法摩擦数群法摩擦数群法材
10、料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室12化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-2 3-2 沉降分沉降分别Stokes区:区:K69.1选择相应公式计算选择相应公式计算ut三、重力沉降设备三、重力沉降设备降尘室降尘室材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室13化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-2 3-2 沉降分沉降分别材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室14化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-2 3-2 沉降分沉
11、降分别特点:结构简洁、设备浩大、效率低,适合分别特点:结构简洁、设备浩大、效率低,适合分别75m以上以上的颗粒的颗粒沉降槽沉降槽材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室15化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-2 3-2 沉降分沉降分别 离心沉降离心沉降比较:沉降速度的大小、方向比较:沉降速度的大小、方向一、一、离心沉降速度离心沉降速度材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室16化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-2 3-2 沉降分沉降分别二、离心分别因子二、离心分别因子三、构
12、造及操作原理三、构造及操作原理旋风分别器旋风分别器材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室17化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-2 3-2 沉降分沉降分别四、四、旋风分别器的性能旋风分别器的性能临界直径临界直径条件条件:假假设设:1)假假设设气气体体速速度度恒恒定定,且且等等于于进进口口气气速速ui;2)假假设设颗颗粒粒沉沉降降过过程程中中所所穿穿过过的的气气流流的的最最大大厚厚度度等等于于进进气气口口宽宽度度B;3)假假设设颗颗粒粒沉沉降听从斯托克斯公式。降听从斯托克斯公式。影响因素:设备类型及尺寸、操作温度及流速、颗粒密度影响因
13、素:设备类型及尺寸、操作温度及流速、颗粒密度材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室18化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-2 3-2 沉降分沉降分别分别效率分别效率总效率总效率分效率(粒级效率)分效率(粒级效率)分割直径分割直径 d50对标准旋风分离器对标准旋风分离器粒级效率曲线粒级效率曲线材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室19化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-2 3-2 沉降分沉降分别id/dc材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室20化工原
14、理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-2 3-2 沉降分沉降分别旋风分别器的阻力损失旋风分别器的阻力损失 旋风分别器的特点:流量大、压头低。旋风分别器的特点:流量大、压头低。(1)(1)气体的膨胀或压缩引起的不行逆机械能损失;气体的膨胀或压缩引起的不行逆机械能损失;(2)(2)消耗于气流旋转的加速度损失;消耗于气流旋转的加速度损失;(3)(3)摩擦阻力损失以及各个部位的局部阻力损失等。摩擦阻力损失以及各个部位的局部阻力损失等。阻阻力力系系数数 主主要要由由旋旋风风分分别别器器的的结结构构确确定定。常常用用型型号号的的旋旋风风分别器分别器 值在值在 5.0 5.0
15、8.0 8.0 之间;之间;入口气速入口气速,分别效率,分别效率,但阻力,但阻力,不经济。,不经济。压压降降一一般般限限制制在在 0.52kPa 0.52kPa 左左右右(入入口口气气速速 151525m/s)25m/s),实实行行缩小直径、多台并联的方式满足分别效率与大气量的要求。缩小直径、多台并联的方式满足分别效率与大气量的要求。材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室21化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-2 3-2 沉降分沉降分别五、旋风分别器的结构和形式五、旋风分别器的结构和形式改进目的:提高分别效率、降低压强降改进目的:提
16、高分别效率、降低压强降 接受细而长的器身接受细而长的器身减小涡流的影响减小涡流的影响 接接受受带带有有旁旁路路分分别别室室或或接接受受异异形形进进气气管管的的旋旋风风分分别器可以改善上涡流的影响别器可以改善上涡流的影响 材料与化学工程系材料与化学工程系化学工程教研室化学工程教研室22化工原理化工原理非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化3-3 3-3 过滤3-3-1 3-3-1 过滤过滤操作的基本概念操作的基本概念一一 、过滤方式、过滤方式推动力:重力、压力差、惯性离心力推动力:重力、压力差、惯性离心力饼层过滤饼层过滤:架桥现象架桥现象滤饼滤饼过滤过滤深床过滤:不形成滤饼,颗
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