第三章-非均相系分离第一节

1、第第3章章 非均相系的分离非均相系的分离 3.1概论概论 1、混合物的分类：（均匀混合物与不均匀混合物）、混合物的分类：（均匀混合物与不均匀混合物） 1）、不均匀混合物）、不均匀混合物 a.按状态分按状态分 液态非均相物系：固、液、气分散在液相中。分：液态非均相物系：固、液、气分散在液相中。分：悬浮液悬浮液(液固物系液固物系)：指液体中含有一部分固体颗粒：指液体中含有一部分固体颗粒乳浊液乳浊液(液液物系液液物系)：指一种液体分散在与其不互溶的：指一种液体分散在与其不互溶的另一种液体中另一种液体中泡沫液泡沫液(液气物系液气物系)：指液体中含有气泡的物系：指液体中含有气泡的物系 气态非均相物系：固

2、、液分散在气相中。分：气态非均相物系：固、液分散在气相中。分：含尘气体含尘气体(气固物系气固物系)：指气体中含有固体颗粒：指气体中含有固体颗粒含雾气体含雾气体(气液物系气液物系)：指气体中含有少量液滴：指气体中含有少量液滴 2）分离方法：将不同的相分开，一般可用机）分离方法：将不同的相分开，一般可用机械方法，械方法，（沉降、筛分、过滤、离心分离）。（沉降、筛分、过滤、离心分离）。 b.按颗粒大小分按颗粒大小分粗悬浮系统：粗悬浮系统：d100m悬浮系统：悬浮系统：0.1md100m胶体系统：胶体系统：d和和di之间之间 2)、粒群的平均直径、粒群的平均直径 i层上的层上的按算术平均值计算按算术平

3、均值计算 颗粒群的平均直径颗粒群的平均直径 iwiadxd13)、颗粒的密度、颗粒的密度单位体积内粒子的质量称为密度，单位体积内粒子的质量称为密度，kg/m3。若粒子体积不包括颗粒之间的空隙，称为粒子若粒子体积不包括颗粒之间的空隙，称为粒子的的真密度真密度，以，以s表示。表示。若粒子体积包括颗粒之间的空隙，称为粒子的若粒子体积包括颗粒之间的空隙，称为粒子的堆积密度堆积密度或或表观密度表观密度，以，以b表示。表示。3.2.2颗粒床层的特性颗粒床层的特性 1、床层的空隙率、床层的空隙率床层中颗粒之间的空隙体积与整个床层体积之比称为空隙床层中颗粒之间的空隙体积与整个床层体积之比称为空隙率（或称空隙度

4、）率（或称空隙度） 影响因素：影响因素：非球形颗粒的球形度愈小，床层的空隙率愈大；非球形颗粒的球形度愈小，床层的空隙率愈大；大小愈不均匀的颗粒，空隙率愈小；大小愈不均匀的颗粒，空隙率愈小；颗粒愈光滑，空隙率愈小；颗粒愈光滑，空隙率愈小；愈靠近壁面，空隙率愈大。愈靠近壁面，空隙率愈大。与颗粒的大小、形状、粒度分布、填充方式等有关，其值由与颗粒的大小、形状、粒度分布、填充方式等有关，其值由实验测定实验测定 装填方法：干装装填方法：干装 湿装湿装2、床层的比表面积、床层的比表面积床层的比表面积也可用颗粒的堆积密度和真实密度估算，即床层的比表面积也可用颗粒的堆积密度和真实密度估算，即 ddasbb16

5、6sb 1BBVAa床层体积床层中颗粒的表面积)1 ()1 (aVAVAaBBaaB忽略颗粒相互重叠减少的面积，则：忽略颗粒相互重叠减少的面积，则：3、床层的自由截面积、床层的自由截面积 床层截面上未被颗粒占据的流体可以自由通过的面积，称床层截面上未被颗粒占据的流体可以自由通过的面积，称为床层的自由截面积。为床层的自由截面积。即：床层中空隙的面积即：床层中空隙的面积(流体的流流体的流通截面积通截面积)。小颗粒乱堆床层可认为是各向同性的。各向同性床层的重要小颗粒乱堆床层可认为是各向同性的。各向同性床层的重要特性之一是其自由截面积与床层截面积之比在数值上与床层特性之一是其自由截面积与床层截面积之比

6、在数值上与床层空隙率相等。同床层空隙率一样，由于壁效应的影响，壁面空隙率相等。同床层空隙率一样，由于壁效应的影响，壁面附近的自由截面积较大。附近的自由截面积较大。 自由截面积分率：自由截面积分率：SSSSSSPPo1S0与与关系：同样表明颗粒堆积的松散程度关系：同样表明颗粒堆积的松散程度 均匀颗粒，均匀颗粒，则则S0，。3.2.3. 流体通过固定床流动的压力降流体通过固定床流动的压力降 1床层的简化模型床层的简化模型经简化而得到的等效流动过程称之为原真实流动过程的物理经简化而得到的等效流动过程称之为原真实流动过程的物理模型。模型。 简化模型是将床层中不规则的通道假设成长度为简化模型是将床层中不

7、规则的通道假设成长度为L，当，当量直径为量直径为de的一组平行细管，并且规定：的一组平行细管，并且规定： （1）细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积；）细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积；（2）细管的内表面积等于颗粒床层的全部表面积。）细管的内表面积等于颗粒床层的全部表面积。 以以1m3床层体积为基准，细管的当量直径可表示为床床层体积为基准，细管的当量直径可表示为床层空隙率层空隙率及比表面积及比表面积ab的函数，即的函数，即2流体通过床层压降的数学描述流体通过床层压降的数学描述 流体通过一组平行细管流动的压降为流体通过一组平行细管流动的压降为 3模型参数的实验测定模型参数的实验测定（1）康采尼（）康采尼（Kozeny）的实验结果）的实验结果康采尼常数，其值可取作康采尼常数，其值可取作5.0 （2）欧根（）欧根（Ergun）的实验结果）的实验结果 欧根在较宽的欧根在较宽的Reb范围内进行实验，获得如