页数：28页文件大小：1.04 MB来源： 化工原理ppt课件
本课件讲授非均相物系的机械分离：先给出颗粒及颗粒床层的特性参数，再讲重力沉降速度、降尘室与沉降槽，随后讲离心沉降与旋风分离器，最后推导过滤基本方程并介绍过滤设备与离心机。
分离目的：收集分散物质以回收有用物质并保护环境与安全生产，以及净化分散介质。
平均粒径以球形颗粒为例，按颗粒群中各粒径范围的粒子数或质量加权求得。
真密度与堆积密度相对，用于沉降、过滤等计算中颗粒所受重力与浮力的计算。
球形颗粒在流体中自由沉降时受重力、浮力与阻力作用，由牛顿第二定律建立运动方程；当加速度为零时即得沉降速度。
阻力系数ζ通过量纲分析并结合实验测试得出。
球形颗粒沉降阻力系数分区表：下表按颗粒雷诺数划分流型区。
| 流型区 | 颗粒雷诺数Ret | 对应定律区 |
|---|---|---|
| 层流区 | 10⁻⁴ ~ 1 | Stokes定律区 |
| 过渡流区 | 1 ~ 10³ | Allen定律区 |
| 湍流区 | 10³ ~ 2×10⁵ | Newton定律区 |
说明：源文件中各区的阻力系数关联式与沉降速度计算式为图片公式，文字层未提取到，具体算式需对照原课件图片补充。
试差法：先假设流型，按该流型的公式计算沉降速度，再算颗粒雷诺数校核流型，反复迭代至一致。
摩擦数群法：由阻力系数与雷诺数的关系消去沉降速度，构造无因次数群，可先求颗粒直径或沉降速度。
设颗粒水平分速度与气体流速相等，沉降时间与停留时间相等时颗粒恰好被分离。
由此得能完全分离的最小粒径即临界粒径，降尘室的生产能力与沉降面积有关而与高度无关。
沉聚过程：均匀悬浮液分为清液区、等浓区、变浓区、沉聚区，随后等浓区消失、变浓区消失、沉聚区压紧。分级器则利用重力沉降分离不同密度或不同粒度的粒子。
球形颗粒作自由离心沉降时，径向受惯性离心力、向心浮力与向心阻力，三力平衡时即得离心沉降速度；层流区有相应计算式。
离心沉降速度与重力沉降速度之比称为离心分离因数。
颗粒离心沉降到内壁后靠重力沿内壁落入灰斗。推导临界粒径的假定：颗粒平均切向速度等于进口气速，气体入器后沿圆筒旋转若干圈，颗粒在层流下作自由离心沉降。
由停留时间等于沉降时间得临界粒径；对标准旋风分离器旋转圈数取5。
总效率为各粒级效率按粒径段质量分率的加权平均。压力降仿阻力系数法估算，标准旋风分离器阻力系数取8.0，一般压降为500~2000 Pa。
型式：标准型、CLT/A型、CLP/A与CLP/B型、扩散型。选择时考虑物性、型式（类型）、生产能力、型号与允许压力降。
旋液分离器结构与原理与旋风分离器相似，特点是直径小而圆锥部分长，应采用耐磨材料制造或做内衬。
助滤剂（硅藻土、珍珠岩等）用于防止滤饼压缩及细小颗粒堵塞介质孔隙；滤饼分不可压缩与可压缩两类。
由滤液在孔道中的流动为层流出发，可得过滤速度即单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积，进而得过滤速率（体积流量）。
引入滤饼比阻与滤饼阻力，把滤饼阻力表示为滤饼厚度与比阻的函数；过滤介质的阻力则用当量滤饼厚度Le表示，即与过滤介质阻力相等的滤饼厚度。
设v为获得单位体积滤液所形成的滤饼体积，可得滤饼厚度与滤液体积的关系，整理即得过滤速率基本方程式。
式中压缩指数S取0~1，r′为单位压力差下的滤饼比阻。
恒压过滤是最常见的过滤方式，推动力Δp恒定，因而过滤速率逐渐变小。
引入表征过滤物料特性的常数k与过滤常数K，可得滤液体积与过滤时间的关系。
恒速过滤由不可压缩滤饼的过滤基本方程出发，可得压差与时间的对应关系。
实际操作中常采用先恒速后恒压的方式，恒压段方程与恒压过滤相同。
将恒压过滤方程微分并整理成线性关系，由实验数据作图即可求得过滤常数K、介质常数qe与θe；介质阻力可忽略时方程进一步简化。
压缩指数S的测定：由滤饼比阻与压差的关系取对数并作图求得。
过滤设备分为间歇过滤机（压滤机、吸滤机）与连续过滤机（离心过滤机）。
洗涤速率：滤饼厚度不增加，洗水路径与滤液路径相同时洗涤速率大致等于过滤终了时的过滤速率；板框压滤机中洗水流径长度为滤液的两倍而面积为一半。
洗水粘度、洗涤压差与滤液粘度、过滤压差有明显差异时，洗涤时间需校正。
间歇过滤机按操作周期计算生产能力；连续过滤机用浸没度表示转筒表面浸入滤浆中的分数，由每周期过滤时间求每转滤液量。
离心机利用惯性离心力分离液态非均相混合物，按分离方式分过滤式、分离式与沉降式；离心力与重力之比称为分离因数KC。
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