非均相物系的分离、环境工程管理3 思维导图
2023-10-18 08:44:28 0 举报AI智能生成
非均相物系的分离的原理讲解，知识结构思维导图
作者其他创作
大纲/内容
非均相物系的分离
概述
非均相物系分离在工业生产以及生活中的应用
反应原料、产物的分离提纯或净化(反应气体除尘、萃取液加干燥剂后过滤)
回收有价值的分散物质(矿石中回收金属、从催化反应 器中回收催化剂颗粒)
“三废”的排放前处理(除去烟道气中的粉尘)
戴上外科口罩、N95口罩防止病菌的吸入
分离过程
是将混合物 分成组成互不相同的两种 或几种产品的操作。其在 化学/石油/冶金/食品/轻 工/医药/生化和原子能/ 环保及资源充分利用等工 业都具有广泛的应用。
非均相物系分离方法
机械或物理方法
均相混合物分离方法
流体中移动粒子受到的阻力
重力沉降
概念
沉降操作
某种力场中利用分散 相和连续相之间的密度差异,使之发生 相对运动而实现分离的操作过程.
重力沉降
在重力场中利用分散相 和连续相之间的密度差异, 使之发生 相对运动而实现分离的操作过程.
沉降速度计算
影响因素
颗粒的尺寸ds,密度s,及流体密度与粘度(层流及过渡区时)
颗粒的形状及其取向
干扰沉降
当颗粒浓度较高时, 颗粒间相互作用明显, 使沉降速度 降低
壁效应
当颗粒靠近容器的壁面时,壁面的影响会增加颗粒沉降时 的曳力, 使其实际沉降速度降低,
降尘室
利用重力沉降从气流中分离出尘粒的设备
工作原理
在流体通过沉降 室的时间内颗粒能够降至室底,便可 从流体中分离.
沉淀池
利用重力沉降对悬浮液进行分离操作
离心沉降
概念
依靠惯性离心力的作 用而实现的沉降过程
离心沉降速度
小颗粒,层流区, 10-4<Rep≤2
离心沉降与重力沉降对比
(1)离心沉降分析方法与重力沉降分离方法类似
(2)将重力沉降速度计算公式中的重力场强度(g)换成离心力场强度(r2)即为对应的离心沉降速度计算式。
(3)重力沉降与离心沉降的区别
力场强度不同
方向不同
离心分离因数
表明离心沉降速度是重力沉降速 度的多少倍
旋风分离器
内、外旋流气体的旋转方向是相同的。外旋流的上部是主要除尘区。
优点
结构简单,造价低廉,没有活动部件, 可用各种材料制造,操作条件范围宽 广,分离效率较高.
主要分离性能指标
临界直径
在旋风分离器中能够从气体中全部分离出来的最小颗粒的直 径,用dc表示。
分离效率
指进入旋风分离器的全部粉尘中被分离下来的粉尘的质量分率。
分离效率
总效率
指进入旋风分离器的全部粉尘中被分离下来的粉尘的质量分率。
粒级效率
表示进入旋风分离器的粒径为di的颗粒被分离下来的质量 分率。
总效率与粒级效率之间的关系:
xi为粒径di的颗粒占总颗粒的质量分数
压降
产生气体压降的原因:摩擦阻力、局部阻力、旋转运动
旋流分流器(旋液分离器)
旋流分离器用于分离悬浮液,在结构和操作原理上与旋风分离 器类似。
分离器的特点
1形状细长,直径小,圆锥部分长,有利于颗粒分离。
2中心经常有一个处于负压的气柱, 有利提高分离效果。
过滤
定义
利用重力或压差使含固 体颗粒的非均相物系通过某种 多孔性过滤介质,分离出固体 颗粒的操作.
分类
含尘气体过滤
悬浮液过滤
是利用重力或 压差使悬浮液通过某种多孔性 过滤介质,悬浮液中的固体颗 粒被截留,滤液则穿过介质流 出,从而实现固液分离。
过滤方式
饼层过滤
过滤介质的网孔 尺寸常稍大于悬浮液中部分颗粒 尺寸,过滤开始初期,滤液混浊; 随着过滤进行,架桥的形成,颗粒 被截留形成一定厚度的滤饼层, 其孔隙尺寸小于颗粒尺寸,滤液 澄清,操作正常。滤饼是饼层过 滤真正有效的过滤介质.
深层过滤(澄清过滤)
固体颗粒并不形成滤饼 而沉积于较厚的过滤介质内部.此时,颗粒尺寸 小于介质孔隙,颗粒可进入长而曲折的通道;在 惯性和扩散作用下,进入通道的固体颗粒趋向通 道壁面并籍静电与表面力附着其上.深层过滤常 用于净化含固量很少(颗粒的体积百分数<0.1 %)的悬浮液。
过滤介质
织物介质
多孔性固体介质
堆积粒状介质
注：过滤介质是滤饼的支承物,应具有足够的机械强度和尽可能小 的流动阻力
滤饼
不可压缩性滤饼
可压缩性滤饼
流体力学规律
从流体力学角度考虑,过滤 实际上就是流体通过固体颗 粒床层的流动过程,流体只 有克服了固体颗粒对其阻力 才能进一步流过多孔介质而 与固体颗粒分离。
床层特性
床层的各向同性
床层的比表面
简化模型
床层的简化物理模型
将床层中的不规则通道简化成直 径为de长度为Le的一组平行细管
颗粒床层的简化模型
就其物理含义而 言,也可称之为固定床的流 动摩擦系数。
过滤基本方程式
过滤速度
过滤速率
滤饼的阻力
过滤介质的阻力
饼层过滤中.过滤介质的阻力一般都比较小,但有时却不能忽略,尤 其在过滤初始阶段,滤饼尚薄的期间。
过滤介质的阻力与其厚度及本 身的致密程度有关。通常把过滤介质的阻力视为常数。
串联规律
过滤总推动力=滤液通过串联的滤饼与滤布的总压强差
过滤总阻力=滤饼层过滤阻力与滤布过滤阻力之和
恒压过滤
特点
(1)过滤压强差Dp维持恒定;
(2)随着过滤的进行,滤饼不断变厚,阻力逐渐增加,过滤速率逐渐变小.
抛物线方程
恒压过滤时过滤液体积与过滤时间的关系
工程实例
高效纤维过滤罐
1)过滤精度高;
2)过滤速度快
3)占地面积小
4)截污容量大
5)吨水造价低
6)自耗水量低
7)不需更换滤元
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