第三章颗粒流体力学基础与机械分离 3.1概述 3.2单颗粒与颗粒群的几何特性 33流体通过固定床层的流动与液体过滤 3.4颗粒沉降与沉降分离设备 3.5固体流态化 跳转到第一页
跳转到第一页 第三章 颗粒流体力学基础与机械分离 3.1 概述 3.2 单颗粒与颗粒群的几何特性 3.3 流体通过固定床层的流动与液体过滤 3.4 颗粒沉降与沉降分离设备 3.5 固体流态化
3.1概述 311流体非均相混合物的分离与颗粒流体力学 1.非均相物系: (1)定义:物系内部存在相界面且界面两侧的物理性质完全不同 (2)类型:①气态非均相物系:含尘气体,含雾气体 ②液态非均相物系:悬浮液,乳浊液,泡沫液 2.分散相(分散质):非均相物质中处于分散状态的物质。如悬浮 液中的固体颗粒。 3.连续相(分散介质):包围分散质的处于连续状态的流体。如悬 浮液中的液体。 4非均相物系分离的依据:分散相与连续相之间的物理性质的差异。 如密度、颗粒外径等 5.分离方法:机械法即使分散质与分散相之间发生相对运动,实现 分离 6.理论基础:颗粒流体力学 跳转到第一页
跳转到第一页 3.1 概述 3.1.1 流体非均相混合物的分离与颗粒流体力学 1. 非均相物系： (1)定义：物系内部存在相界面且界面两侧的物理性质完全不同。 (2)类型：①气态非均相物系：含尘气体，含雾气体 ②液态非均相物系：悬浮液，乳浊液，泡沫液 2. 分散相（分散质）：非均相物质中处于分散状态的物质。如悬浮 液中的固体颗粒。 3. 连续相（分散介质）：包围分散质的处于连续状态的流体。如悬 浮液中的液体。 4.非均相物系分离的依据：分散相与连续相之间的物理性质的差异。 如密度、颗粒外径等 5. 分离方法：机械法即使分散质与分散相之间发生相对运动，实现 分离。 6. 理论基础：颗粒流体力学
7.分离目的:①回收分散质,如从气固催化反应器的尾气中收集催 化剂颗粒 ②净化分散介质,如原料气中颗粒杂质的去除以净化 反应原料,环保方面烟道气中煤炭粉粒的除去。 32单颗粒与颗粒群的几何特性 321单颗粒的几何特性 1.球形颗粒 体积v=(x6)d3mi 表面积s=xd2m2 比表面积为a=yN=6/d1/md球形颗粒的直径,m 2.非球形颗粒 (1)常用的参量: ①等体积当量直径dν与非球形颗粒体积相等的球的直径。 da=(6v)13v为非球形颗粒的体积 跳转到第一页
跳转到第一页 7. 分离目的：①回收分散质，如从气固催化反应器的尾气中收集催 化剂颗粒 ②净化分散介质，如原料气中颗粒杂质的去除以净化 反应原料，环保方面烟道气中煤炭粉粒的除去。 3.2 单颗粒与颗粒群的几何特性 3.2.1 单颗粒的几何特性 1. 球形颗粒 体积v=(π/6)dp 3 m3 表面积 s=πdp 2 m2 比表面积为a=s/v=6/dp 1/m dp 球形颗粒的直径，m 2. 非球形颗粒 （1）常用的参量： ①等体积当量直径de,v：与非球形颗粒体积相等的球的直径。 de,v=(6v/π)1/3 v为非球形颗粒的体积
②球形系数ν:与非球形颗粒体积相等的球的表面积与该颗粒表面 积之比。v=7d2S为非球形颗粒的表面积 (2)非球形颗粒的体积、表面积、比表面积 体积v=(m6)d3 表面积s=rd2eym2 比表面积a=s/v=6/ydev1/m 322颗粒群的几何特性 了解固定床的几何特性首先要作筛分分析,确定粒度分布。 筛分分析 (1)定义 1.标准筛:一般使用的筛。有泰勒制,日本制,德国制及原苏联制等。 我国用泰勒制。 2筛号:指沿丝线走向1英寸长具有的孔数。 3.筛余量:截留在该筛面上的颗粒质量。 跳转到第一页
跳转到第一页 ②球形系数ψ ：与非球形颗粒体积相等的球的表面积与该颗粒表面 积之比。 ψ=πd2 e,v/s S为非球形颗粒的表面积。 （2）非球形颗粒的体积、表面积、比表面积 体积v=(π/6) d3 e,v m3 表面积s=πd2 e,v/ψ m2 比表面积a=s/v=6/ψde,v 1/m 3.2.2 颗粒群的几何特性 了解固定床的几何特性首先要作筛分分析，确定粒度分布。 一. 筛分分析 （1）定义: 1.标准筛:一般使用的筛。有泰勒制，日本制，德国制及原苏联制等。 我国用泰勒制。 2.筛号:指沿丝线走向1英寸长具有的孔数。 3.筛余量:截留在该筛面上的颗粒质量
4筛过量通过该号筛的颗粒质量 (2)原始数据作出的颗粒粒径分布状况表达式有三种 1表格式(见下一页) 2分布函数曲线F~d(见下一页) 分布函数F即筛过量质量分数。D为筛孔尺寸。 从图上可以看出:孔径↑→F↑ 3频率函数曲线fdd(见下一页) 频率函数dFd(d),F="f(d) 频率函数曲线与横坐标之间的面积为1。由横坐标上d1~d间 作向上垂线截止于频率函数曲线上,则在此颗粒范围内频率函数 曲线与横轴之间的面积为该颗粒范围内颗粒的质量分数,表达了 各粒度颗粒出现的概率密度的大小 二.颗粒群的平均直径P97 ∑(x/dn) 跳转到第一页
跳转到第一页 4.筛过量:通过该号筛的颗粒质量。 （2）原始数据作出的颗粒粒径分布状况表达式有三种 1.表格式(见下一页) 2.分布函数曲线F~d(见下一页) 分布函数F即筛过量质量分数。D为筛孔尺寸。 从图上可以看出：孔径↑→F↑ 3.频率函数曲线f~dp (d)(见下一页) 频率函数f=dF/d(dp )， 频率函数曲线与横坐标之间的面积为1。由横坐标上di-1~di间 作向上垂线截止于频率函数曲线上，则在此颗粒范围内频率函数 曲线与横轴之间的面积为该颗粒范围内颗粒的质量分数，表达了 各粒度颗粒出现的概率密度的大小。 二. 颗粒群的平均直径P97 = d p i i dp F fd 0 ( ) p i m i d d x 6 ( ) 6 , = = ( / ) 1 i p,i m x d d