化工原理1非均相混合物的分离

1、1第三章、非均相混合物分离及固体流态化通过本章学习，掌握沉降、过滤、固体流态化及气力输送等过程的原理、计算方法、典型设备的结构特性，能够根据生产工艺的要求，合理选择设备。学习目的与要求2概述物系中存在相界面的混合物就是非均相混合物非均相混合物分散相或分散物质：处于分散状态的物质（如分散在流体中的固体颗粒、液滴、气泡等）连续相或分散介质：包围着分散相而处于连续状态的物质（如气态非均相混合物中的气体、液态非均相混合物中的液体）。3概述机械分离方法过滤机械分离方法，即利用非均相混合物中两相的物理性质（如密度、颗粒形状、尺寸等）的差异，使两相之间发生相对运动而使其分离。沉降4概述非均相混和物分离的应用

2、：（1）收集分散物质。（2）净化分散介质。（3）环境保护。5第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.1 沉降分离原理及设备3.1.1 颗粒相对于流体的运动6一、颗粒的特性1. 球形颗粒：球形颗粒的尺寸由直径d确定。3d6V 2S dS 6V da 比表面积体积表面积7SSps 述其特性（1）球形度 s（34）颗粒的表面积与该颗粒体积相等的球体的表面积非球形颗粒 s 1球形颗粒s 1一、颗粒的特性2. 非球形颗粒：需要形状和大小两个参数来描8体积当量直径3Vp6de 比表面积当量直径6ada da sde两者关系一、颗粒的特性（2）颗粒的当量直径desa 93de62Sp 6sde非球形颗粒的特

3、性，即体积 表面积比表面积一、颗粒的特性Vp=10二、 球形颗粒的自由沉降图3-1 沉降颗粒的受力情况11重力浮力阻力66d 3Sgd 3gFg Fb u22Fd A二、 球形颗粒的自由沉降颗粒受到三个力阻力系数或曳力系数12二、 球形颗粒的自由沉降根据牛顿第二运动定律分析颗粒运动情况：加速度最大加速度u 0uu utu ut阻力加速度=0加速度=0加速段匀速段adudgdgdss322336246613沉降速度匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度，由于该速度是加速段终了时颗粒相对于流体的运动速度，故又称为“终端速度”，也可称为自由沉降速度。ut4gd(s )3ut （3-15）二、

4、 球形颗粒的自由沉降三、 阻力系数（曳力系数）通过量纲分析可知，是颗粒与流体相对运动时雷诺数Ret和球形度s的函数 f Ret,sdutRet 随Ret及s 变化的实验测定结果见图3-2。1415图3-2 Ret 关系曲线1624Ret （3-17）d 2(s )g18ut （3-20）三、 阻力系数（曳力系数）对球形颗粒 Ret 关系曲线大致可分为三个区域104 Ret 1 爬流（又称蠕动流Creeping flow）滞流区或斯托克斯(Stokes)定律区171 Ret 103过渡区或艾仑（Allen）定律区18.5Ret 0.6 Ret 0.6d(s )gut 0.27（3-18）（3-2

5、1）三、 阻力系数（曳力系数）18（3-19）（3-22） 0.44d(s )gut 1.74三、 阻力系数（曳力系数）103 Ret 2105 湍流区或牛顿（Newton）定律区19滞流区湍流区过渡区表面摩擦阻力形体阻力三、 阻力系数（曳力系数）20四、 影响沉降速度的因素自由沉降干扰沉降沉降过程中，任一颗粒的沉降不因其它颗粒的存在而受到干扰如果分散相的体积分率较高，颗粒间有明显的相互作用，容器壁面对颗粒沉降的影响不可忽略，这时的沉降称为干扰沉降或受阻沉降。21在实际沉降操作中，影响沉降速度的因素有：1、颗粒的体积分数2、器壁效应3、颗粒形状的影响四、 影响沉降速度的因素22第三章、非均相混

6、合物分离及固体流态化3.1 沉降分离原理及设备3.1.1 颗粒相对于流体的运动3.1.2 重力沉降23一、 重力沉降速度的计算1、试差法假设沉降属于某一流型计算沉降速度核算Ret沉降速度的计算沉降速度的计算 1）试差法）试差法 假设沉降属于层流区假设沉降属于层流区 方法：方法：182stduut dutReRet Ret1 ut为所求为所求Ret1 艾伦公式艾伦公式求求ut判断判断公式适公式适用用为止为止 2) 摩擦数群法摩擦数群法 已知直径的球形颗粒的沉降速度：K2.62，斯托克斯定律区；，斯托克斯定律区；2.62K69.1，艾仑定律区；，艾仑定律区；K69.1，牛顿定律区。，牛顿定律区。3

7、2gdks令令K 例：例：试计算直径为试计算直径为95m，密度为密度为3000kg/m3的固体颗粒的固体颗粒分别在分别在20的空气和水中的自由沉降速度。的空气和水中的自由沉降速度。 解：解：1）在）在20水中的沉降。水中的沉降。用试差法计算用试差法计算先假设颗粒在滞流区内沉降先假设颗粒在滞流区内沉降 ，182gdust 附录查得，附录查得，20时水的密度为时水的密度为998.2kg/m3,=1.00510-3Pa.s32610005. 11881. 92 .99830001095tusm/10797. 93核算流型核算流型 ttduRe33610005. 12 .99810797. 91095

8、9244. 01原假设滞流区正确，求得的沉降速度有效。原假设滞流区正确，求得的沉降速度有效。2） 20的空气中的沉降速度的空气中的沉降速度用摩擦数群法计算用摩擦数群法计算20空气：空气：=205 kg/m3，=8110-5 Pa.s根据无因次数根据无因次数K值判别颗粒沉降的流型值判别颗粒沉降的流型 32gdKs32561081. 181. 9205. 13000205. 1109552. 42.61K69.1，沉降在过渡区。，沉降在过渡区。用艾伦公式计算沉降速度。用艾伦公式计算沉降速度。 4 . 16 . 04 . 14 . 04 . 114 . 16 . 14 . 11154. 0stdgu

9、sm/619. 029二、重力沉降设备1、降尘室降尘室是依靠重力沉降从气流中分离出固体颗粒的设备二、重力沉降设备图3-4 降尘室示意图气流水平通过降尘室速度30沉降速度 31Hutt t或l Hu ut气体通过降尘室的时间为lu欲使颗粒被分离出来，则降尘室高沉降速度降尘室长气流水平通过降尘室速度二、重力沉降设备位于降尘室最高点的颗粒沉降到室底所需的时间为qv,sHbu qv,s blut整理得降尘室生产能力（3-30） 理论上降尘室的生产能力只与其沉降面积及颗粒的沉降速度有关，而与降尘室高度H无关。32二、重力沉降设备根据降尘室的生产能力，气体在降尘室内的水平通过速度为为：Vs n1blut（

10、3-30a）二、重力沉降设备对设置了n层水平隔板的降尘室，其生产能力34降尘室结构简单，流动阻力小，但体积庞大，分离效率低，通常只适用于分离粒度大于50m的粗粒，一般作为预除尘使用。多层降尘室虽能分离较细的颗粒且节省占地面积，但清灰比较麻烦。二、重力沉降设备2沉降槽沉降槽是利用重力沉降来提高悬浮液浓度并同时得到澄清液体的设备。3分级器利用重力沉降可将悬浮液中不同粒度的颗粒进行粗略的分离，或将两种不同密度的颗粒进行分类，这样的过程统称为分级，实现分级操作的设备称为分级器。35二、重力沉降设备36双锥分级器二、重力沉降设备37重力沉降分级器二、重力沉降设备1第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.

11、1 沉降分离原理及设备3.1.1 颗粒相对于流体的运动3.1.2 重力沉降3.1.3 离心沉降离心沉降：离心沉降： 依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程 适于分离两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。适于分离两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。 惯性离心力场与重力场的区别惯性离心力场与重力场的区别 重力场重力场离心力场离心力场力场强度力场强度重力加速度重力加速度guT2/R （可变）（可变）方向方向指向地心指向地心 沿旋转半径从中心指向外周沿旋转半径从中心指向外周 Fg=mg RumFTC2作用力作用力 3.3.2 离心沉降离心沉降1、离心沉降速度

12、、离心沉降速度ur惯性离心力惯性离心力=RudTs236浮力（向心力）浮力（向心力）=RudT236阻力阻力= 2422rud三力达到平衡，则：三力达到平衡，则：RudTs236RudT23602422rud 平衡时颗粒在径向上相对于流体的运动速度平衡时颗粒在径向上相对于流体的运动速度ur便是此位置便是此位置上的上的离心沉降速度离心沉降速度。RuduTsr3 42表达式表达式：重力沉降速度公式中的：重力沉降速度公式中的重力加速度改为离心加速度重力加速度改为离心加速度数值：数值：重力沉降速度基本上为重力沉降速度基本上为定值定值 离心沉降速度为离心沉降速度为绝对速度在径向上的分量，绝对速度在径向上

13、的分量，随颗粒在随颗粒在 离心力场中的离心力场中的位置而变位置而变。 离心沉降速度与重力沉降速度的比较离心沉降速度与重力沉降速度的比较 3)(4stdgu阻力系数阻力系数 ：层流时：层流时tRe24RuduTsr2218 同一颗粒在同一种介质中的离心沉降速度与重力沉降速同一颗粒在同一种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值为度的比值为 ：cTtrKgRuuu2 比值比值 K Kc c 就是粒子所在位置上的惯性离心力场强度与重力就是粒子所在位置上的惯性离心力场强度与重力场强度之比称为场强度之比称为离心分离因数离心分离因数。 例如；当旋转半径例如；当旋转半径 R R = 0.4m= 0.4m，切

14、向速度切向速度u uT T = 20m/s= 20m/s时，时，求分离因数。求分离因数。1022gRuKTc 一般离心设备一般离心设备 K Kc c 在在 5 52500 2500 之间，高速离心机之间，高速离心机 Kc 可可达几万数十万。达几万数十万。5二、离心沉降设备1. 旋风分离器（1）旋风分离器的结构与操作原理69BNesuidc 临界粒径旋风分离器的进气口宽度旋风分离器的进口气速气流的有效旋转圈数临界粒径是判断旋风分离器分离效率高低的重要依据。临界粒径越小，说明旋风分离器的分离性能越好。二、离心沉降设备（2）旋风分离器的性能C1 C2C10 分离效率总效率0piC1i C2iC 1i

15、粒级效率pi7二、离心沉降设备8粒级效率恰为50%的颗粒直径，称为分割粒径。分割粒径d50 0.27Dui(s )d50二、离心沉降设备粒级效率曲线通过实测旋风分离器进、出气流中所含尘粒的浓度及粒度分布，可得粒级效率与颗粒直径di的对应关系曲线，该曲线称为粒级效率曲线。2iu2压力降p 阻力系数标准旋风分离器为8影响旋风分离器性能的因素操作温度，颗粒密度、粒径、进口气速度及粉尘浓度等情况。11二、离心沉降设备12（3）旋风分离器类型二、离心沉降设备XLT/A型13XLP/B型二、离心沉降设备14XLK型(扩散式)二、离心沉降设备15（4）旋风分离器的选用首先应根据系统的物性，结合各型设备的特点

16、，选定旋风分离器的类型；然后依据含尘气的体积流量，要求达到的分离效率，允许的压力降计算决定旋风分离器的型号与个数。二、离心沉降设备162. 旋液分离器旋液分离器又称水力旋流器，是利用离心沉降原理从悬浮液中分离固体颗粒的设备，它的结构与操作原理和旋风分离器类似。二、离心沉降设备第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2 过滤分离原理及设备3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动一、固体颗粒群的特性1721 床层体积-颗粒体积床层体积二、固体颗粒床层的特性1. 床层的空隙率空隙率以表示，即222. 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，称为床层的自由截面积。3. 床层的比表

17、面积床层的比表面积是指单位体积床层中具有的颗粒与流体接触的表面积。若忽略床层中颗粒间相互重叠的接触面积。二、固体颗粒床层的特性23二、固体颗粒床层的特性ab a(1)床层的比表面积也可用颗粒的堆积密度估算，即颗粒的堆积密度颗粒的真实密度244. 床层的当量直径二、固体颗粒床层的特性简化模型是将床层中不规则的通道假设成长定：（1）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。度为 L，当量直径为 deb的一组平行细管，并且规deb 25deb 4床层流动空间细管的全部内表面积（1）a（3-49）二、固体颗粒床层的特性依照非圆形管当量直径的定义，可推出26

18、三、流体通过固体颗粒床层（固定床）的压降流体通过固定床的压力降主要有两方面：一是流体与颗粒表面间的摩擦作用产生的压力降。二是流动过程中，孔道截面积突然扩大和突然缩小以及流体对颗粒的撞击产生的压力降。272uPfL(1)a 3 debu1Reb ua(1)床层雷诺数（3-52）床层的摩擦系数，是床层雷诺数的函数三、流体通过固体颗粒床层（固定床）的压降采用计算床层当量直径时所用的简化模型，将流体通过床层的流动看作流体通过一组当量直径为deb的平行细管流动，可得到其压力降为：(1)2a u(1) u (1)u150 3 2 1.75 32 3PfL 52 2 (sde) (sde)PfL康采尼（Ko

19、zeny）方程Reb 2欧根（Ergun）方程0.17 Reb 330（3-55）（3-58）28三、流体通过固体颗粒床层（固定床）的压降第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2 过滤分离原理及设备3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2 过滤操作的原理2930过滤是在外力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。过滤31图3-17 过滤操作示意图动画1632一、过滤方式1饼层过滤 2深床过滤3膜过滤饼层过滤时发生“架桥”现象图3-1833二、过滤介质（1）对过滤介质的性能要求具有足够的机构强度和尽可能小的流动阻力，同时，还应具有

20、相应的化学稳定性，耐腐蚀性和耐热性。应用于食品和生物制品过滤的介质还应考虑无毒，不易滋生微生物，易清洗消毒等。（2）工业上常用的过滤介质的种类织物介质(又称滤布) 堆积介质多孔固体介质多孔膜34三、滤饼的压缩性和助滤剂不可压缩滤饼可压缩滤饼当滤饼两侧的压力差增大时，颗粒的形状和颗粒间的空隙不会发生明显变化，单位厚度床层的流动阻力可视作恒定。当滤饼两侧的压力差增大时，颗粒的形状和颗粒间的空隙会有明显的改变，单位厚度饼层的流动阻力随压力差增大而增大。35助滤剂助滤剂是某种质地坚硬而能形成疏松饼层的固体颗粒或纤维状物质，将其混入悬浮液或预涂于过滤介质上，可以改善饼层的性能，使滤液得以畅流。三、滤饼的

21、压缩性和助滤剂36练 习 题 目思考题作业题: 4、51.分析影响旋风分离器临界粒径的因素。2.选择旋风分离器时应该依据哪些性能指标?3.过滤的方式有哪些？饼层过滤时，真正起过滤作用的是什么？第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2 过滤分离原理及设备3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2 过滤操作的原理3.2.3 过滤基本方程式15a (1)pcL2一、滤液通过饼层的流动（1）非定态过程（2）滞流流动可用康采尼公式描述( ) 32 2u (3-59)u 5a (1)pcL5a (1)ApcL3过滤速率二、过滤速率与过滤速度过滤速度单位时间通过单位过滤面积的滤液体积，单位m/s。3

22、2 2( )dVAd单位时间获得的滤液体积，单位为m3/s。( ) 32 2dVd(3-59a)(3-59b)5a (1)223r 三、滤饼的阻力滤饼的比阻反映了颗粒形状、尺寸及床层的空隙率对滤液流动的影响，为单位厚度床层的阻力，单位1/m2。4(3-60)pc pcrLR5滤饼的阻力R rL单位 1/m。dVAd ( ) ( )因此速度=推力阻力(3-62)(3-61)三、滤饼的阻力dV pmAd Rm6四、过滤介质的阻力仿照式3-61可以写出滤液穿过过滤介质层的速度关系式：(3-62)过滤介质阻力, 1/m。c m p p dV p ( ) m m Ad R R (R R 7五、过滤基本方

23、程式) 假设过滤介质对滤液流动的阻力相当于厚度为Le的滤饼层的阻力，即把过滤介质与滤饼联合起来考虑rLe Rm当量滤饼厚度虚拟滤饼厚度8一定操作条件下，以一定介质过滤一定悬浮液时，Le为定值；但同一介质在过滤不同悬浮液的操作中，Le值不同。五、过滤基本方程式rLe Rm9VAL 滤饼体积与相应的滤液体积之比，m3/m3五、过滤基本方程式则上式变为dV p pAd (rLrLe) r(L Le)任一瞬间的滤饼厚度与当时已经获得的滤液体积之间的关系为：10VeALe 同理有过滤介质的当量滤液体积，虚拟滤液体积所以dV A2pd r(V Ve)（3-69）五、过滤基本方程式VAq VeAqe dq

24、pd r(qqe)令则有（3-69a）11五、过滤基本方程式单位过滤面积所得滤液体积单位过滤面积所得当量滤液体积r r (p)s（3-70）滤饼的压缩性指数，量纲为一。一般情况下，s=01。对于不可压缩滤饼，s=0。几种典型物料的压缩性指数值，列于表32中。12五、过滤基本方程式对可压缩滤饼，比阻在过滤过程中不再是常数，它是两侧压力差的函数。dV A pd r(V Ve)pdqd r(qqe )2 1s1s过滤基本方程式或（3-71）（3-71a）13五、过滤基本方程式最后可得dV kA2p1sddq kp1sdk 1r对于一定的悬浮液，k可视为常数。令：V Ve(qqe )过滤基本方程式（3

25、-73）（3-73a）14（3-72）五、过滤基本方程式第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2 过滤分离原理及设备3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2 过滤操作的原理3.2.3 过滤基本方程式3.2.4 恒压过滤15恒压过滤在恒定压力差下进行的过滤操作称为恒压过滤。恒压过滤时，滤饼不断变厚使得阻力逐渐增加，但推动力恒定，因而过滤速率逐渐变小。K是由物料特性及过滤压力差所决定的，恒压过滤时其为常数，称为过滤常数，其单位为m2/s。16K 2kp1s令：恒压过滤方程式 V 2VeV KA q 2qeq Kdq Kd 2(qqe )dV KA2d 2(V Ve)积分，得到2 22(3

26、-76)(3-76a)17或恒压过滤恒压过滤时过滤基本方程式变为：V KA q K 18当过滤介质阻力可以忽略时，恒压过滤方程式2 22恒压过滤过滤常数介质常数VeqeK19由实验测定恒压过滤第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2 过滤分离原理及设备3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2 过滤操作的原理3.2.3 过滤基本方程式3.2.4 恒压过滤3.2.5 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤20R u 常数21恒速过滤恒速过滤是维持过滤速率恒定的过滤方式。在这种情况下，由于随着过滤的进行，滤饼不断增厚，过滤阻力不断增大，要维持过滤速率不变，必须不断增大过滤的推动力压力差。dV V q

27、Ad A 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤2b ruRqea ruR 2p a b令：于是对不可压缩滤饼进行恒速过滤时，其操作压力差随过滤时间成直线增高。22恒速过滤与先恒速后恒压的过滤代入过滤基本方程式，得到p ruR ruRqe23图3-19 先恒速后恒压过滤装置恒速过滤与先恒速后恒压的过滤先恒速后恒压24( R)积。转入恒压操作后所经历的过滤时间。恒速过滤与先恒速后恒压的过滤恒压阶段的过滤方程2 2 2R(V VR) 转入恒压操作后所得的滤液体25第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2 过滤分离原理及设备3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2 过滤操作的原理3.2.3 过滤基本

28、方程式3.2.4 恒压过滤3.2.5 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤3.2.6 过滤常数的测定q 2qeq K 1 2一、恒压下 K,Ve(qe) 的测定过滤常数通常是在相同条件下，用相同物料，在小型实验设备上进行恒压过滤实验而获得。将恒压过滤方程式qe qq K K2 2直线的斜率为 ，截距为 qe。K262变换为2 K k p 27二、压缩性指数s的测定先求出若干过滤压力差下的K值，然后对Kp数据加以处理1s上式两端取对数，得lgK 1slgplg2kK与p的关系在双对数坐标上标绘时应是直线，直线的斜率为(1-s)，截距为lg(2k)。28第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2 过滤分离

29、原理及设备3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2 过滤操作的原理3.2.3 过滤基本方程式3.2.4 恒压过滤3.2.5 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤3.2.6 过滤常数的测定3.2.7 过滤设备29一、板框压滤机30一、板框压滤机31一、板框压滤机32一、板框压滤机动画1733二、加压叶滤机动画2734三、转筒真空过滤机35练 习 题 目思考题作业题: 6、7、81.从过滤基本方程式分析提高过滤速率的措施。2.板框压滤机与叶滤机的洗涤方式有什么差别 ？3.试分析过滤压力差对过滤常数的影响。1第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2 过滤分离原理及设备3.2.1 流体通过固体颗粒床

30、层的流动3.2.2 过滤操作的原理3.2.3 过滤基本方程式3.2.4 恒压过滤3.2.5 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤3.2.6 过滤常数的测定3.2.7 过滤设备3.2.8 滤饼的洗涤d2VWdV( )WW 滤饼的洗涤洗涤滤饼的目的是回收滞留在颗粒缝隙间的滤液，或净化构成滤饼的颗粒。洗涤速率 单位时间内消耗的洗水容积dV( )W洗涤时间dV dV KA( ) ( ) W E 32d d 2(V Ve)对于连续式过滤机及叶滤机等所采用的是置换洗涤法洗涤速率大致等于过滤终了时的过滤速率，即滤饼的洗涤dV 1 dV KA( )W ( )E 42d 4 d 8(V Ve)12AA W 因此滤饼的洗

31、涤板框压滤机采用的是横穿洗涤法，L LeW 2L LeE( )( ) W p W W 5若洗水黏度、洗水表压与滤液黏度、过滤压力差有明显差异时，依照过滤基本方程式，洗涤时间应做如下修正： pW滤饼的洗涤6第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2 过滤分离原理及设备3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2 过滤操作的原理3.2.3 过滤基本方程式3.2.4 恒压过滤3.2.5 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤3.2.6 过滤常数的测定3.2.7 过滤设备3.2.8 滤饼的洗涤3.2.9 过滤机的生产能力Q 7则生产能力的计算式为W D3600VT3600V 一、间歇过滤机的生产能力一个操作

32、周期的总时间为T w D卸渣、清理、装合等辅助操作时间过滤时间洗涤时间8二、连续过滤机的生产能力连续过滤机（以转筒真空过滤机为例）的特点是过滤、洗涤、卸饼等等操作在转筒表面的不同区域内同时进行。任何一块表面在转筒回转一周过程中都只有部分时间进行过滤操作。一个操作周期就是转筒旋转一周所用时间：60nT 转筒转速60n T 浸没度代入恒压过滤方程，得每小时所得滤液体积，即生产能力为：2 29二、连续过滤机的生产能力在一个过滤周期内，转筒表面上任何一块过滤面积所经历的过滤时间均为：102Q 60n KA60n 465A Kn 二、连续过滤机的生产能力当滤布阻力可以忽略时， Ve=0，则上式简化为：1

33、1第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2 离心机3.3.1 一般概念12一般概念离心机是利用惯性离心力分离非均相混合物的机械。它既可用于沉降操作，也可用于过滤操作。离心机13过滤式沉降式分离式分离方式间歇式连续式立式卧式操作方式转鼓轴线的方向一般概念离心机的分类14分离因数常速离心机高速离心机超速离心机3Kc 3103103 Kc 5104Kc 5104一般概念第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.3 离心机3.3.13.3.2一般概念离心机的结构与操作简介（自学）三足式离心机动画181516第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.4 固体流态化3.4.1 流态化的基本概念一、流态化现象

34、当流体由下向上通过固体颗粒床层时，随流速的增加，会出现以下几种情况固定床阶段流化床阶段稀相输送床阶段气速增加动画191718图3-31 不同流速时床层的变化一、流态化现象二、两种不同流化形式散式流化散式流化亦称均匀流化。其特点是固体颗粒均匀地分散在流化介质中。随流速增大，颗粒间的距离均匀增大，床层逐渐膨胀而没有气泡产生，并保持稳定的上界面。通常，两相密度差小的系统趋向于散式流化。大多数液固流化呈现“散式流化”。散式流化1920式流化。聚式流化二、两种不同流化形式聚式流化床层内分为两相，一相是空隙小而固体浓度大的气固均匀混合物构成的连续相，称为乳化相；另一相则是夹带有少量固体颗粒而以气泡形式通过

35、床层的不连续相，称为气泡相。对于密度差较大的气固流化系统，一般趋向于形成聚21三、流化床的主要特点具有液体的某些性质22系统颗粒混和均匀，温度、浓度分布均匀强化了颗粒与流体间的传热、传质易于连续自动操作颗粒易磨损反混，颗粒在床层内的停留时间不均三、流化床的主要特点23第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.4 固体流态化3.4.13.4.2流态化的基本概念流化床的流体力学特性24一、流化床的压降1. 理想流化床图3-33 理想情况下p-u关系曲线252. 实际流化床图3-34 气体流化床实际p-u关系曲线一、流化床的压降26二、流化床的不正常现象1.腾涌现象图3-35 腾涌发生后p-u关系曲线

36、272. 沟流现象图3-36 沟流发生后p-u关系曲线二、流化床的不正常现象28三、流化床的操作范围流化床的操作范围应在临界流化速度和带出速度之间。1临界流化速度umf实验测定：实验装置如右图29三、流化床的操作范围可得到如图3-34的曲线临界流化速度d p (s )g30三、流化床的操作范围经验关联式计算：对于小颗粒对于大颗粒umf216502mfud p(s )g24.5312带出速度当流化床内气速达到颗粒的沉降速度时，大量颗粒会被流体带出器外，因此，颗粒带出速度即颗粒的沉降速度。三、流化床的操作范围对均匀细颗粒对大颗粒mfmfut /uut /u91.78.62流化床实际操作速度与临界流化速度的比值称为流化数。32三、流化床的操作范围3流化床的操作范围与流化数带出速度与临界流化速度的比值反映了流化床的可操作范围。第三章、