化工原理第三章講稿-修改(已修改)
2025-01-06 10:26 本頁(yè)面
【正文】 第三章 非均相物系分離一、概述二、顆粒及顆粒床層三、沉降分離四、過(guò)濾五、離心機(jī)六、固體流態(tài)化2023/3/5 星期五? 了解重力沉降與離心沉降分離的原理及常見(jiàn)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)；? 掌握重力沉降與離心沉降設(shè)備的選型計(jì)算 ；? 了解過(guò)濾設(shè)備的類(lèi)型及基本特征；? 了解過(guò)濾速度方程與過(guò)濾過(guò)程方程的推導(dǎo)與應(yīng)用；? 了解通過(guò)過(guò)濾實(shí)驗(yàn)及使用數(shù)據(jù)的處理獲得過(guò)濾常數(shù)的測(cè)試方法；? 了解過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力的概念與計(jì)算；? 了解固體顆粒流態(tài)化過(guò)程及流化床操作范圍；? 了解流化床主要特性及流化類(lèi)型；? 了解氣流輸送原理、壓降計(jì)算及氣力輸送的類(lèi)型及裝置。2023/3/5 星期五清水沉降池 在我國(guó)廣大西部農(nóng)村，農(nóng)民不僅喝不上礦泉水、自來(lái)水，連大河的水也喝不上。只能喝小河溝里的水和小泥塘的水。水中含有許多泥沙，只好澄清后，才可用作飲用水和生活用水。泥沙在水中的澄清就是沉降。農(nóng)民家里都有一個(gè)水缸，水缸就是一個(gè)沉降槽。黃河水由于含有較多的泥沙，在用于灌溉或其他生產(chǎn)過(guò)程時(shí)必須沉淀。 2023/3/5 星期五 一般家庭里，吃中藥是傳統(tǒng)而有效的治病方法。熬完中藥之后，總要將藥渣濾去，才可以喝。濾藥渣，就是一個(gè)過(guò)濾操作。這就是我們生活中的沉降和過(guò)濾。 濾藥渣 2023/3/5 星期五混合物 均相混合物 非均相混合物 物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻而且不存在相界面的混合物。例如：互溶溶液及混合氣體 物系內(nèi)部有隔開(kāi)兩相的界面存在且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同的混合物。例如固 體顆粒和氣體構(gòu)成的含塵氣體固體顆粒和 液體構(gòu)成的懸浮液 不 互溶液體構(gòu)成的乳濁液 液體 顆粒和氣體構(gòu)成的含霧氣體2023/3/5 星期五非均相物系 分散相 分散物質(zhì) 處于分散狀態(tài)的物質(zhì) 如：分散于流體中的固體顆粒、液滴或氣泡 連續(xù)相分散相介質(zhì) 包圍著分散相物質(zhì)且處于連續(xù)狀態(tài)的流體 如： 氣態(tài)非均相物系中的氣體 液態(tài)非均相物系中的連續(xù)液體 分離 機(jī)械分離 沉降 過(guò)濾 不同的物理性質(zhì) 連續(xù)相與分散相發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式 分散相和連續(xù)相 2023/3/5 星期五第三章 非均相物系分離一、沉降速度球形顆粒的自由沉降阻力系數(shù)影響沉降速度的因素沉降速度的計(jì)算分級(jí)沉降二、降塵室降塵室的結(jié)構(gòu)降塵室的生產(chǎn)能力第一節(jié) 沉降分離 一、重力沉降2023/3/5 星期五 一、重力沉降 沉降 在某種 力場(chǎng) 中利用分散相和連續(xù)相之間的 密度差異，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)分離的操作過(guò)程。 作用力 重力 慣性離心力 重力 沉降離心沉降 沉降速度 1）球形顆粒的自由沉降設(shè)顆粒的密度為 ρs， 直徑為 d， 流體的密度為 ρ， 2023/3/5 星期五重力 浮力 而阻力隨著顆粒與流體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度而變，可仿照流體流動(dòng)阻力的計(jì)算式寫(xiě)為 ：2023/3/5 星期五(a)顆粒開(kāi)始沉降的瞬間，速度 u=0， 因此阻力 Fd=0， a→max 顆粒開(kāi)始沉降后， u ↑ → Fd ↑； u → ut 時(shí)， a=0 。等速階段中顆粒相對(duì)與流體的運(yùn)動(dòng)速度 ut 稱為沉降速度。當(dāng) a=0時(shí)， u=ut， 代入（ a） 式—— 沉降速度表達(dá)式2023/3/5 星期五阻力系數(shù) ξ 通過(guò)因次分析法得知， ξ值是顆粒與流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù) Ret的函數(shù)。 對(duì)于球形顆粒的曲線，按 Ret值大致分為三個(gè)區(qū)： a) 滯流區(qū)或托斯克斯 (stokes)定律區(qū)（ 10 –4＜ Ret1） —— 斯托克斯公式2023/3/5 星期五2023/3/5 星期五—— 艾倫公式 c) 湍流區(qū)或牛頓定律區(qū)（ Nuton）（ 103＜ Ret ＜ 2105） —— 牛頓公式 b) 過(guò)渡區(qū)或艾倫定律區(qū)（ Allen）（ 1＜ Ret103） 2023/3/5 星期五影響沉降速度的因素 1）顆粒的體積濃度 在前面介紹的各種沉降速度關(guān)系式中，當(dāng)顆粒的體積濃度小于 %時(shí)，理論計(jì)算值的偏差在 1%以內(nèi)，但當(dāng) 顆粒濃度較高 時(shí)，由于顆粒間相互作用明顯，便 發(fā)生干擾沉降 ，自由沉降的公式不再適用。2）器壁效應(yīng) 當(dāng)器壁尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顆粒尺寸時(shí)，（例如在 100倍以上）容器效應(yīng)可忽略，否則需加以考慮。 2023/3/5 星期五3）顆粒形狀的影響 球形度對(duì)于球形顆粒， φs=1， 顆粒形狀與球形的差異愈大，球形度 φs值愈低。對(duì)于非球形顆粒，雷諾準(zhǔn)數(shù) Ret中的直徑要用當(dāng)量直徑 de代替 。顆粒的 球形度愈小 ，對(duì)應(yīng)于同一 Ret值的 阻力系數(shù) ξ愈大但 φs值對(duì) ξ的影響在滯流區(qū)并不顯著，隨著 Ret的增大，這種影響變大。2023/3/5 星期五沉降速度的計(jì)算 1）試差法 假設(shè)沉降屬于層流區(qū) 方法：ut Ret Ret＜ 1 ut為所求Ret＞ 1 艾倫公式求 ut判斷……公式適用 為止 2) 摩擦數(shù)群法 由 得2023/3/5 星期五令 因 ξ是 Ret的已知函數(shù)， ξRet2必然也是 Ret的已知函數(shù)，ξ～ Ret曲線便可轉(zhuǎn)化成 ξRet2～ Ret曲線。 計(jì)算 ut時(shí)， 先 由已知數(shù)據(jù) 算出 ξRet2的值 ， 再 由 ξRet2～ Ret曲線 查得 Ret值 ， 最后由 Ret反算 ut 。2023/3/5 星期五2023/3/5 星期五 計(jì)算在一定介質(zhì)中 具有某一沉降速度 ut的顆粒的直徑 ，令 ξ與 Ret1相乘， ξRet1～ Ret關(guān)系繪成曲線 ， 由 ξRet1值查得 Ret的值， 再根據(jù) 沉降速度 ut值計(jì)算 d。無(wú)因次數(shù)群 K也可以 判別流型 2023/3/5 星期五當(dāng) Ret=1時(shí) K=， 此值即為 斯托克斯區(qū)的上限 牛頓定律區(qū)的下限 K值為 例： 試計(jì)算直徑為 95μm， 密度為 3000kg/m3的固體顆粒分別在 20℃ 水中的自由沉降速度。 解： 1）在 20℃ 水中的沉降。用試差法計(jì)算先假設(shè)顆粒在滯流區(qū)內(nèi)沉降 ， 附錄查得， 20℃ 時(shí)水的密度為 ,μ=2023/3/5 星期五核算流型 原假設(shè)滯流區(qū)正確，求得的沉降速度有效。2023/3/5 星期五二、重力沉降設(shè)備 —— （一）降塵室降塵室的結(jié)構(gòu) 降塵室的生產(chǎn)能力 降塵室的生產(chǎn)能力是指 降塵室所處理的含塵氣體的體積流量， 用 Vs表示， m3/s。降塵室內(nèi)的 顆粒 運(yùn)動(dòng) 以速度 u隨氣體流動(dòng) 以速度 ut作沉降運(yùn)動(dòng)20
試題試卷相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1