【正文】 A、等體積當(dāng)量直徑（ dev） ，已知顆粒的體積 Vp （ 22）看作球形B、等比表面當(dāng)量直徑 （ 23）a—— 不規(guī)則顆粒比表面積 顆粒的形狀系數(shù)（ shape factor）? 顆粒的形狀可用形狀系數(shù)來(lái)表示，最常用的形狀系數(shù)是球形度 Φ（ sphericity），它的定義為? Φ= ? 與球形相差越大， Φ值越小，等體積形狀，球形表面最小，對(duì)于大多數(shù)粉碎顆粒，球形度 Φ在 ，通過(guò)球形度的概念，我們可把 dev與dea聯(lián)系起來(lái)。 一、描述顆粒的幾何特征參數(shù)（大小、形狀、面積）顆粒的當(dāng)量直徑（ equivalent diameter）對(duì)于規(guī)則形狀的顆粒，其大小可用它的某一主要 線性尺度 來(lái)表示，其它尺寸可以用此長(zhǎng)度的比例來(lái)表示。如廢氣、廢液中的固體顆粒 167。如結(jié)晶、粉塵（ 2）凈化、除塵。? 非均相混合物的分離方法主要可分為以下幾種。 ? 在非均相混合物中，處于連續(xù)狀態(tài)的流體稱為連續(xù)相，處于分散狀態(tài)的稱為分散相， ? 非均相混合物的分離通常采用力學(xué)和流體力學(xué)的原理進(jìn)行分離。 ? 非均相分離涉及的體系主要有兩種， 氣體非均相體系：氣體中含有懸浮的固體顆粒，或液滴所形成的混合物，（常見(jiàn)的是 氣固 ）。第二章 非均相物系的分離和固體流態(tài)化（ heterogenous system separation）167。21 概 述? 化工生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常遇到非均相混合物的分離，如焙燒氣中懸浮細(xì)小固體顆粒的體系；沉淀液體中懸浮固體顆粒的體系，非均相混合物的分離是經(jīng)常要使用的操作。 液體非均相體系：液體中含有分散的固體顆粒（懸浮液）或與液體不互溶的液滴（乳濁液）或氣泡（泡沫液）形成的混合物，常見(jiàn)的是 液固 。一般稱為機(jī)械分離，根據(jù)體系的性質(zhì)（如分散相濃度、顆粒大小、形狀、密度、連續(xù)相性質(zhì)、粘度、密度等）和分離的要求不同，可以采用不同的分離方法，氣體混合物 (氣固）與液體混合物（液固）的性質(zhì)有較大差別，分離方法各有特點(diǎn)，但這些方法都是基于共同的力學(xué)、流體力學(xué)規(guī)律和原理，我們放在一起來(lái)討論。 （ 1）沉降（重力） （ 2）過(guò)濾 （ 3）慣性碰撞 （ 4）洗滌? 分離非均相混合物的主要目的 （ 1）收集分散物質(zhì)。如硫酸生產(chǎn)煙道氣（ 3）環(huán)保。22 重力沉降（ gravity settling）? 對(duì)于非均相物系的分離，如果是在力場(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，稱為沉降 ? 實(shí)現(xiàn)沉降操作的作用力可以是重力或慣性離心力，沉降過(guò)程又分為 重力沉降和離心沉降 兩種方式。如常見(jiàn)球形，可以用它的直徑來(lái)表示大小，而體積和表面積可分別表示為： VP=（ π/6） d3 A=πd2 ? 顆粒的表面積一般用比表面積來(lái)表示，它的定義是單位體積顆粒所具有的表面積，對(duì)于球形顆粒來(lái)講 a=A/VP= （ 21） ? 比表面積與 d反比，對(duì)于不規(guī)則的顆粒，其大小和形狀的表示比較困難，需要采用人為規(guī)定的方法，通常使用球形顆粒作比較，用當(dāng)量直徑和形狀系數(shù)來(lái)表示。 Φ= （ 24） dea=Φdev (25) 二、沉降過(guò)程 沉降速度（ terminal velocity） ut ? 顆粒在流體中的流動(dòng)可以看成是顆粒與流體間產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只要顆粒與流體的密度不同，在力場(chǎng)的作用下，顆粒在流體中就產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，如重力，可利用這一性質(zhì)來(lái)分離顆粒和流體。 ? 一般的顆粒都可以看作是球形的，下面就以光滑球形顆粒在靜止流體中沉降為例來(lái)討論沉降過(guò)程。A為顆粒在垂直方于其運(yùn)動(dòng)方向平面上的投影面積 A=(π/4)d2 m2 ? 所以，當(dāng)顆粒產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，顆粒受到的凈力為 F = Fg—F b—F d (e) 沉降過(guò)程剛開(kāi)始時(shí)， u=0, Fd=0,此時(shí)顆粒所受到向下的力最大， a 具有最大值 ? 隨著沉降開(kāi)始， u逐漸增大，而 Fg—F b不變，顆粒受到向下方向的凈力減少，沉降過(guò)程為一減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng) u增加到一定程度時(shí)， Fd增大，使得 F=0，此時(shí) m不為零， a = du/dθ =0，顆粒變?yōu)榈人龠\(yùn)動(dòng)，（勻速運(yùn)動(dòng)），此后顆粒將一直保持此速度作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，顆粒達(dá)到等速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度稱為顆粒的 沉降速度或終端速度。從理論上講，加速階段需很長(zhǎng)的時(shí)間 。 因此，實(shí)際上可以忽略顆粒沉降時(shí)的加速度階段，而認(rèn)為顆粒在流體中始終以沉降速度（終端速度下降）。我們最關(guān)心的是顆粒在沉降的時(shí)候達(dá)到的 終端速度 是多少？即 沉降的速度 為多少？知道此速度，我們就可算出沉降過(guò)程的時(shí)間，從而決定設(shè)備尺寸的大小。通過(guò)因次分析和大量實(shí)驗(yàn)證明， ξ是顆粒與流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的雷諾準(zhǔn)數(shù)的函數(shù) ξ=f (Ret )? ξ的計(jì)算可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或算圖 ξ= 24/ Ret 層流區(qū) 104Ret1 Ret103 （ 27） 湍流區(qū) 103Ret2105 湍流邊界層 2105Ret（很少） ut = d2g(ρsρ) 104Ret1 1Ret 103 (28) 103 Ret 2105? 根據(jù)上式，我們就知道沉降速度與各種因素的大小，對(duì)于一定的物系， μ、 ρs、 ρ是一定的， ut只與 d有關(guān)，可算出不同 d顆粒的沉降速度。 ut的計(jì)算 A、試差法（ trial and error）? 由于 ut←→ξ 有關(guān)，而 ξ←→R et， Ret←→u t有關(guān)， 由于ut為待求 ， Ret也就是未知數(shù) ，所以 ut的計(jì)算需要用 試差的方法求取 ，即先假定 Ret （流型），選 ut 計(jì)算式計(jì)算，再用 ut算 Ret ，是否與假定的流速一致，如一致則是正確，如不正確，則重新設(shè)定 Ret 。Ret = （ 29） 此式不含 ut? 令 K= （ 210）? 則 ξ? 例題見(jiàn)