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非均相物系的分离
第2章
非均相物系分离
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学习目标
1
了解：非均相物系分离的主要方法、分离过程、主要特点与工业应用；常见重力沉降设备、离心沉降设备及过滤设备的结构特点与用途；
3
掌握：非均相物系分离方法的选择；
2
理解：影响沉降、过滤的主要因素；离心沉降相对于重力沉降的优势；重力沉降设备做成多层的依据。
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能力目标
通过本章的学习，掌握非均相物系分离的原理和主要方法，能够进行非均相物系分离的主要方法的选择和设备的操作、控制及事故分析处理。
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§2.1 概述
在化工生产中、日常生活中什么时候能遇到均相混合物和非均相混合物？
思考：
它们在化工生产中有哪些应用？又是如何把它们分离的呢？
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图2-1 抽滤装置
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图2-2板框压滤机
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图2-3 锅炉排尘排气过程
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图2-4降尘室
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思考：
一、什么是均相（混合）物和非均相（混合）物？
指不同组分的物质混合形成一个相的物系.如不同组分的气体组成的混合气体、能相互溶解的液体组成的各种溶液、气体溶解于液体得到的溶液等等；
指存在两个（或两个以上）相的混合物.如雾（气相－液相）、烟尘（气相－固相）、悬浮液（液相－固相）、乳浊液（两种不同的液相）等等。
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1、分散相
非均相物系中处于分散状态的物质。
例如气体中的尘粒、悬浮液中的颗粒、乳浊液中的液滴，统称为分散物质或者分散相。
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2、连续相
非均相物系中处于连续状态的物质。
例如气态非均相物系中的气体、液态非均相物系中的连续液体，统称为分散介质或连续相。
思考：雾和泡沫的区别？
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图2-4 雾天
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图2-4泡沫
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二、案例分析：
图2-1为实验室分离液固体系，最为常用的减压抽滤装置。
从悬浮液（液-固混合物）中分离出固体颗粒，在外力的作用下，悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来，从而实现固、液分离。得到我们所需的产品或溶液。
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图2-2是板框式压滤机，广泛适用于石油、化工、石材、陶瓷、冶金、染料、洗煤、制药、造纸、食品、和环保等污水处理行业。它是分离液固混合物的常用设备。
例如染料生产。
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图2-3，煤和脱硫剂被送入炉膛后，着火燃烧。物料在炉膛内呈流态化沸腾燃烧。大颗粒物料在重力及其他外力作用下 ，在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛循环燃烧直至燃尽。未被分离的极细粒子随烟气进入尾部烟道，进一步对受热面、空气预热器等放热冷却，经除尘器后，由引风机送入烟囱排入大气。
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图2-4为降尘室，是利用重力沉降从气流中分离尘粒最简易的方法。只适用于分离粗颗粒，或作为预分离的设备。
如果需要处理的气量很大，其中颗粒较粗，而且容易磨损设备，则采用降沉室是合理的。
例如图2-3中从炉气中分离尘粒，可以先经过降尘室除去大部分粗颗粒，然后再进入较为高效的除尘设备（如旋风分离器）进一步降低含尘量。
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三、非均相物系的分离在生产中的主要作用
①
满足对连续相或分散相进一步加工的需要。
②
回收有价值的 物质
③
除去对下一道工序有害的物质。
④
保障安全健康和环保。
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四、非均相系分离的方法
四种方法
机械方法
沉降分
离法
过滤分
离法
静电分
离法
湿洗分
离法
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（1）沉降分离法
沉降分离法是利用连续相与分散相的密度差异，借助某种机械力的作用，使颗粒和流体发生相对运动而得以分离。根据机械力的不同，可分为重力沉降、离心沉降和惯性沉降。
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（2） 过滤分离法
过滤分离法是利用两相对多孔介质穿透性的差异，在某种推动力的作用下，使非均相物系得以分离。根据推动力的不同，可分为重力过滤、加压（或真空）过滤和离心过滤。
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（3） 静电分离法
静电分离法是利用两相带电性的差异，借助于电场的作用，使两相得以分离。属于此类的操作有电除尘、电除雾等。
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（4） 湿洗分离法
湿洗分离法是使气固混合物穿过液体，固体颗粒粘附于液体而被分离出来。工业上常用的此类分离设备有泡沫除尘器、湍球塔、文氏管洗涤器等。
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2.2.1 重力沉降
沉降:借助于某种外力作用,使密度不同的两相发生相对运动,从而实现分离的操作.
重力沉降:在重力作用下使流体与颗粒之间发生相对运动而得以分离的操作 .
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实现沉降的先决条件是分散相和连续相之间存在着密度差。
重力沉降适用于分离较大的固体颗粒。
分为:自由沉降和干扰沉降
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在沉降系统中，颗粒之间的距离足够大，任一颗粒的沉降不因它颗粒存在而受到干扰，同时又可忽略器壁面的影响，则称为自由沉降。
反之则称为干扰沉降或受阻沉降。液态非均相物系中，当分散相浓度较高时，往往发生干扰沉降。
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流体与粒子间相对运动的三种情况
流体静止，颗粒作沉降或浮升运动；
颗粒静止，流体对颗粒作绕流；
流体和颗粒都运动，但在重力场中二者保持一定的相对运动速度。
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一、重力作用下的沉降速度
颗粒在流体中降落，受到重力、流体浮力以及摩擦阻力的共同作用。
颗粒下降时先加速，短时间内受力达到平衡，速度不变。这个不变的降落速度就是颗粒的沉降速度ut。对于自由沉降，则称为自由沉降速度。
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分析颗粒的沉降过程
假设：颗粒是球形；
沉降的颗粒相距较远，互不干扰；
容器壁对颗粒的阻滞作用可以忽略
若容器的直径小于100倍的颗粒直径，这种作用的影响便出现
颗粒直径不能小于2～3μm
否则颗粒受到流体分子运动的影响，严重时，甚至不能沉降
球形颗粒
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如图所示，在垂直方向上，颗粒将受到3个力的作用，即向下的重力Fg，向上的浮力Fb和与颗粒运动方向相反的阻力Fd。对于一定的颗粒与流体，重力、浮力恒定不变，阻力则随颗粒的降落速度而变。三个力的大小为:
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当前面的假设成立时，则它所遇到的流体阻力Fd可用阻力公式求得，即
N
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ζ：阻力系数；
A：球形粒子在与沉降方向垂直的平面上的投影，等于πd2/4，m；
d:粒子的直径，m；
ρ:为流体介质的密度，kg/m3；
u:为沉降过程中粒子与介质之间的相对运动速度，m/s。
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又设ρs为球形粒子的密度（kg/m3），则粒子受到的重力Fg为:
N
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此球形粒子在介质中受到的浮力Fb为:
N
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根据牛顿第二定律
Fg－Fb－Fd＝ma N
式中，m为粒子的质量，a为粒子降落时的加速度。
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当微粒作等速沉降时，a＝0，即
Fg－Fb － Fd＝0，亦即
整理得： m/s
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式中的ζ称为粒子与流体相对运动的阻力系数。在计算ut时，关键在于确定阻力系数ζ。ζ是雷诺准数Re的函数,ζ ＝f(Ret)。其值由实验确定。
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沉降速度不仅与雷诺数有关，还与颗粒的球形度有关。 为了计算方便，引入球形度系数φs .
球形颗粒：
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对于非球形颗粒，计算雷诺数时，应以当量直径de（与实际颗粒具有相同体积的球形颗粒的直径）代替d，de的计算式为:
式中 Vp——实际颗粒的体积，m3。
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下图表达了由实验测得的不同Φs下ζ与Ret的关系。
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为了方便计算，ζ和Re的关系，也可用公式表示：
，
，
ζ＝0.44
层流区 10-4过渡区 2< Ret≤103
湍流区 103≤Ret<2×105
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1、层流区域的沉降
m/s
由上式可见：固体粒子的沉降速度，与粒子和流体的密度差成正比，而与流体的粘度成反比。
此式称为斯托克斯定律。
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2、过渡流区域的沉降
m/s
此式称为阿伦定律。
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3、湍流区域的沉降
此式称为牛顿定律。
m/s
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4、ut的计算步骤
首先要判断流动类型，然后确定使用哪一个计算式。
因为ζ与Re值有关，而Re值又由ut值确定，所以要用试差法。
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考虑到所处理的微粒一般都很小，可先假设沉降属于层流区域，直接采用
算出ut，然后把算出的ut
值代入
如果检验不符，再假设其他区域进行计算，然后再用Re值验算。
检验Re是否小于1。
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注意
上述计算ζ和ut的公式都是根据光滑球形粒子的沉降实验结果得出的。实际上，悬浮的粒子多不是球形，也不一定光滑。因此，阻力系数一般比按上述公式算出的值要大，沉降速度要比计算值小。
思考：沉降区域的划分与管流过程有何不同？为什么？
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颗粒含量
颗粒形状
颗粒大小
流体性质
流体流动
器壁影响
二、实际沉降的影响因素
颗粒含量
较大，使
颗粒的沉
降速度较
自由沉
降时小。
对于同种
颗粒，球
形颗粒的
沉降速度
要大于非
球形颗粒
沉降速度
其它条
件相同
时，粒径
越大，沉
降速度越
大，越容
易分离。
流体与颗
粒的密度
差越大，
沉降速度
越大；流
体粘度越
大，沉降
速度越小
对颗粒沉
降产生干
扰，为减
少干扰，
要控制流
体流动处
于稳定的
低速
摩擦干扰
使颗粒的
沉降速度
下降；吸
附干扰，
使颗粒沉
降距离
缩短。
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三、重力沉降设备
1、 降尘室
凭借重力沉降以除去气体中的尘粒的设备称为降尘室（或除尘室） 。
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除尘原理
气体从除尘室入口流向出口的过程中，气体中的颗粒随气体向出口流动，同时向下沉降。如果颗粒在抵达除尘室出口前已经沉到室底而落入集尘斗中，则颗粒从气体中分出，否则颗粒将被气体带出。
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除尘条件qV≤utLB
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停留时间 ：
沉降时间 ：
至少 所以： （降尘室的设计原理）
整理，得

即
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由上式可知，降尘室的生产能力（达到一定沉降要求单位时间所能处理的含尘气体量）只取决于降尘室的沉降面积（BL），而与其高度（H）无关。
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因此，降尘室一般都设计成扁平形状，或设置多层水平隔板称为多层降尘室。但必须注意控制气流的速度不能过大，一般应使气流速度<1.5m/s，以免干扰颗粒的沉降或将已沉降的尘粒重新卷起。
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降尘室的特点：
结构简单，
但设备庞大、效率低。
只适用于分离粗颗粒——直径50μm以上的颗粒。或作为预分离设备。
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例题分析
采用除尘室除去矿石焙烧炉出口的炉气中含有的粉尘。在操作条件下炉气流量为25000m3/h，密度为0.6kg/m3，粘度为2×10-5Pa．s，其中氧化铁粉尘的密度为4500kg/m3，要求全部除掉直径大于100μm的粉尘，试计算：
（1）所需除尘室的尺寸
（2）用上述计算确定的除尘室，要求讲炉气中直径为75μm的尘粒完全除掉，炉气的最大允许处理量为多少？
（本题可以认为Re≤2为层流）
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2、沉降器
处理悬浮液的重力沉降设备，称为沉降器或增浓器。
沉降器可分为间歇式、半连续式和连续式三种。
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连续沉降槽 沉降槽又称增稠器或澄清器，是用来处理悬浮液以提高其浓度或得到澄清液的重力沉降设备。
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连续沉降槽
优点：操作连续化和机械化，构造简单，处理量大，沉淀物的浓度均匀。沉降槽的直径可达100m，它的生产能力可达每昼夜沉降出3000t的沉淀物。
缺点：设备庞大，占地面积大，分离效率低。
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连续沉降槽用途
分离固体浓度低而液体量大的悬浮液。凡浓度在1％以下的都可以在增浓器中初步处理，然后将沉淀送去过滤或者离心分离等。湿沉淀固体含量可达50％。这种设备常用作无机盐的洗涤精制设备。工业上大多数污水处理都采用连续沉降槽。
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课堂小结
1、混合物分离中的几个概念
分散相、连续相
2、非均相系分离的目的以及常用方法
3、重力作用下的沉降速度（分区讨论）
4、除尘室(设计计算和操作计算)
5、沉降器
连续沉降槽的工作方式、优点、缺点以及应用
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思考题
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前面三个图片为工业烟囱。多为圆柱体，高度通常在50米以上，为下粗上细结构，排放出来的气体才能满足环保要求。
（a）（b）（c）哪个符合要求？为什么？
在烟道气排放过程中是应用的沉降原理吗？如果不是，又是应用的什么原理？
2.2.2 离心沉降
离心沉降是依靠惯性离心力的作用而实现的沉降。 在重力沉降的讨论中，已经得知，颗粒的重力沉降速度ut与颗粒的直径d及两相的密度差ρs－ρ有关，d越大，两相密度差越大，则ut越大。
若d、ρs、ρ一定，则颗粒的重力沉降速度ut一定，对一定的非均相物系，其重力沉降速度是恒定的，人们无法改变其大小。因此，在分离要求较高时，用重力沉降就很难达到要求。此时，若采用离心沉降，则可大大提高沉降速度，使分离效率提高，设备尺寸减小。
1.离心沉降速度　离心沉降速度与重力沉降速度计算式形式相同，只是将重力加速度g（重力场强度）换成了离心加速度ut2/R（离心力场强度）。但重力场强度g是恒定的，而离心力场强度ut2/R却随半径和切向速度而变，即可以人为控制和改变，这就是采用离心沉降优点——选择合适的转速与半径，就能够根据分离要求完成分离任务。
当颗粒处于离心力场中时，
将受到离心力的作用，其值为
对于同一颗粒，r越大，ω越大，产生的离心力就越大，利用离心力分离流体中的颗粒比重力有效得多，因重力固定，离心力可变，提高转速，就可增大之。例如当r=1m，ut=100m/s时，质量为m的颗粒产生的离心力与重力的比值为
即离心力为重力的1000倍。
离心力与重力之比称为分离因数，用Kc表示。在离心机中，此值可达几千甚至几万。
离心沉降沉降速度ur的有关计算与重力沉降相似，只要将重力加速度g用离心加速度代替即可，即
设分离因数为10000，且沉降处于层流区，则ur/u0=100，即离心沉降时间仅为重力沉降时间的1/100。
注意上式中的ut 为切线速度，其方向沿颗粒所在位置的圆周切线方向，ur为离心沉降速度，其方向为颗粒所在位置的径向，如图所示。因颗粒具有两个方向的速度，其实际速度为这两个速度的合速度。假如颗粒的初始位置A，颗粒的实际运动路线如图中虚线所示，最后达到器壁C处。
设运动为层流，即
则仍可套用斯托克斯定律，得
2.离心沉降设备
⑴ 旋风分离器　 旋风分离器是从气流中分离出尘粒的离心沉降设备，因此，又称为旋风除尘器。
含尘气体由圆筒形上部的切向长方形入口进入筒体，在器内形成一个绕筒体中心向下作螺旋运动的外漩流，在此过程中，颗粒在离心力的作用下，被甩向器壁与气流分离，并沿器壁滑落至锥底排灰口，定期排放；外漩流到达器底后（已除尘）变成向上的内漩流，最终，内漩流（净化气）由顶部排气管排出。
旋风分离器结构简单，造价较低，没有运动部件，操作不受温度、压力的限制，因而广泛用作工业生产中的除尘分离设备。旋风分离器一般可分离5μm以上的尘粒，对5μm以下的细微颗粒分离效率较低，可在其后接袋滤器和湿法除尘器来捕集。
旋风分离器的性能：评价旋风分离器的主要指标是所能分离的最小颗粒直径——临界粒径和气体经过旋风分离器的压降。
临界粒径是指理论上能够完全被旋风分离器分离下来的最小颗粒直径。临界粒径随气速增大而减小，表明气速增加，分离效率提高。但气速过大会将已沉降颗粒卷起，反而降低分离效率，同时使流动阻力急剧上升。
临界粒径随设备尺寸的减小而减小，因旋风分离器的各部分尺寸成一定比例，尺寸越小，则B越小，从而临界粒径越小，分离效率越高。
压降大小是评价旋风分离器性能好坏的一个重要指标。受整个工艺过程对总压降的限制及节能降耗的需要，气体通过旋风分离器的压降应尽可能低。压降的大小除了与设备的结构有关外，主要决定于气体的速度，气体速度越小，压降越低，但气速过小，又会使分离效率降低。
因而要选择适宜的气速以满足对分离效率和压降的要求。一般进口气速在10～25m/s为宜，最高不超过35m/s，同时压降应控制在2kPa以下。
除了前面提到的标准型旋风分离器，还有一些其它型式的旋风分离器，如CLT、CLT/A、CLP/A、CLP/B以及扩散式旋风分离器，其结构及主要性能可查阅有关资料。
旋风分离器的特点：流量大、压头低。
(1) 气体的膨胀或压缩引起的不可逆机械能损失；
(2) 消耗于气流旋转的加速度损失；
(3) 摩擦阻力损失以及各个部位的局部阻力损失等。
有理论或半理论式，但工程上主要采用经验公式：
旋液分离器
旋液分离器是利用离心力从液流中分离固体颗粒的设备，其构造与操作原理与旋风分离器基本上相同，不同的是，旋液分离器不能将固体颗粒与液体完全分开，从底部出来的是较浓的悬浮液，称为底流。旋液分离器内层中心有一个空的空气芯，圆筒部分较短，锥形部分旋转半径较小，离心作用较大，锥体长可充分发挥离心作用。
旋液分离器可用于固液分离，也可用于颗粒分级，即粗颗粒从底流流出，细颗粒从顶部中心管排出。
思考：沉降区域的划分与管流过程有何不同？为什么？
这是因为在颗粒的沉降过程中存在绕流问题.因绕流时,同时存在有摩擦阻力与形体阻力,在颗粒的后方会发生边界层分离,并产生旋涡和湍动,形体阻力占据一定位置.所以,与以摩擦阻力为主的管流过程间是有区别的.
2.3.1 气体的其他净制方法
气体的净制是化工生产过程中较为常见的分离操作。
实现气体的净制除可利用前面介绍的沉降与过滤方法外，还可利用惯性、静电、洗涤等分离方法。
1. 惯性分离器是利用夹带于气流中的颗粒或液滴的惯性进行分离。
在气体流动的路径上设置障碍物，气流或液流绕过障碍物时发生突然的转折，颗粒或液滴便撞击在障碍物上被捕集下来。
惯性分离器的操作原理与旋风分离器相近，颗粒的惯性愈大，气流转折的曲率半径愈小，则其分离效率愈高。
所以颗粒的密度与直径愈大，则愈易分离；适当增大气流速度及减小转折处的曲率半径也有利于提高分离效率。
一般说来，惯性分离器的分离效率比降尘室略高，可作为预除尘器使用。
2.静电除尘器当对气体的除尘（雾）要求极高时，可用静电除尘器进行分离。
静电除尘（雾）器的分离原理是让含有悬浮尘粒或雾滴的气体通过高压不均匀直流静电场，使气体发生电离，在电离过程中，产生的离子附着于悬浮尘粒或液滴上使之带电，带电粒子或液滴在电场力的作用下，向着电性与之相反的电极运动吸附于电极并恢复中性，吸附在电极上的尘粒或液滴在振打或冲洗电极时落入灰斗，从而实现含尘或含雾气体的分离。
静电除尘的分离效率极高，可达99.99％，处理量大，阻力较小。但设备费和运转费都很高，安装、维护、管理要求严格。
3.文丘里除尘器是一种湿法除尘设备。其结构与文丘里流量计相似，由收缩管、喉管及扩散管三部分组成，只是喉管四周均匀地开有若干径向小孔，有时扩散管内设置有可调锥，以适应气体负荷的变化。
操作中，含尘气体以50～100m/s的速度通过喉管时，把液体由喉管外围夹套经径向小孔进入喉管内，，并喷成很细的雾滴，促使尘粒润湿并聚结变大，随后引入旋风分离器或其它分离设备进行分离。文丘里除尘器结构简单紧凑、造价较低、操作简便，但阻力较大，其压力降一般为2000～5000Pa，需与其它分离设备联合使用。
4.泡沫除尘器也是常用的湿法除尘设备之一，其外壳为圆形或方形筒体，中间装有水平筛板，将内部分成上下两室。
液体由上室的一侧靠近筛板处进入，并水平流过筛板，气体由下室进入，穿过筛孔与板上液体接触，在筛板上形成一泡沫层，泡沫层内气液混合剧烈，泡沫不断破灭和更新，从而创造了良好的捕尘条件。
气体中的尘粒一部分（较大尘粒）被从筛板泄漏下来的液体吸去，由器底排出，另一部分（微小尘粒）则在通过筛板后被泡沫层所截留，并随泡沫液经溢流板流出。泡沫除尘器具有分离效率高、构造简单、阻力较小等优点，但对设备的安装要求严格，特别是筛板的水平度对操作影响很大。
2.3.2 非均相分离方法的选择
1.气－固非均相物系的分离方案及设备选择下面主要从生产中要求除去的最小颗粒大小出发，简略介绍气－固非均相物系的分离设备的选择。
①50μm以上的颗粒选择降尘室。
②5μm以上的颗粒选择旋风分离器。
③5μm以下的颗粒选择湿法除尘设备、电除尘器、袋滤器等。其中文丘里除尘器可除去1μm以上的颗粒，袋滤器可除去0.1μm以上的颗粒，电除尘器可除去0.01μm以上的颗粒。
2.液－固非均相物系的分离方案及设备选择对于液－固非均相物系的分离方案及设备选择，主要从分离目的出发，进行介绍。
①以获得固体产品为目的颗粒浓度<1%（体积分数，下同）。以连续沉降槽、旋液分离器、离心沉降机等进行浓缩，以便进一步进行分离。颗粒浓度>10%、粒径>50μm：离心过滤机。颗粒粒径<50μm：压差式过滤机。颗粒浓度>5%，可采用转筒真空过滤机；颗粒浓度较低时，可采用板框过滤机。
②以澄清液体为目的本着节能、高效的原则，分别选用各种分离设备对不同大小的颗粒进行分离。为提高澄清效率，可在料液中加入助滤剂或絮凝剂，若澄清要求非常高，可用深层过滤作为澄清操作的最后一道工序。
1 床层的流态化过程
三个阶段：固定床、流化床、颗粒输送。
固体流态化及气力输送
(1) 固定床阶段
颗粒静止（流体空床流速小，颗粒受曳力小）；
床层高度 、空隙率，均保持不变；
阻力服从欧根方程( ）。
(2) 流化床( 沸腾床 ) 阶段
空床流速↑，颗粒受曳力↑，把颗粒托起；
临界流化状态(起始流化状态）：
最小流化速度
空床流速一定时，有一个稳定的床层上界面 。
(3) 颗粒（气力或液力）输送
当u =ut时，颗粒被带走。
带出速度：颗粒被吹出的临界速度。
2 流化床类似液体的特性
流化床类似液体的性质
（1） 密度比床层密度小的物体能浮在床层的上面;
（2） 床层倾斜，床层表面仍能保持水平；
（3） 床层中任意两截面间的压差可用静力学关系式
表示（△p=ρgL,）；
（4） 有流动性，颗粒能像液体一样从器壁小孔流出；
（5） 联通两个高度不同的床层时，床层能自动调整平衡。
3 流体通过流化床的阻力
固定床阶段，阻力服从欧根方程，如图中a段；
流化床阶段，床层压降基本恒定，如图中cd 段；
1
2
3
5
10
20
30
40
50
100
水力或气力输送
流化床
固定床
斜率=1
umf
a
a'
夹带开始
△
p,mm
H
2
O
e
空气流速
u
cm/s
流化床阻力损失与流速的关系（空气、沙粒系统）
c,d
b
ut
即：流化床层阻力=单位面积床层中颗粒的总重力，
因此流化床阶段，床层压降基本恒定。
流化床阶段，近似认为颗粒处于动态平衡。
4 流化床的流化类型与不正常现象
（1）流化类型
① 散式流化：颗粒均匀地分散在流动的流体中，有一稳定的
上界面。 如：大多数液-固流化。
② 聚式流化：床层中存在两个不同的相
乳化相（固体浓度大、分布均匀的连续相），
气泡相（夹带少量固体颗粒以气泡形式通过床
层的不连续相）。 如：气-固流态化
③ 判断依据：弗鲁特准数Fr
（2）腾涌
① 现象：气泡长大将床层分成相互分开的气泡和颗粒层
颗粒层象活塞一样被气泡向上推动，
到达床层上界面，气泡崩裂，颗粒分散下落。
② 原因：气-固流化床中床层高度与直径的比值过大或气速过高。
③ 后果：床层阻力大幅度波动，器壁被颗粒磨损加剧，
设备振动，甚至将床中构件冲坏
（3）沟流现象
① 现象：气体通过床层时形成短路，床层内密度分布不均匀，
气、固接触不良，部分床层变成死床。
② 原因：与颗粒的特性、堆积情况、床层直径及气体分布板有关。
③ 发生沟流现象时，床层阻力较正常值低
5 流化床的操作
(1) 临界流化速度
临界流化状态：可按固定床计算
说明：公式误差较大，一般应以实验数据为准。
(2) 带出速度 ut
颗粒被流体带走时，
注意：计算不均匀颗粒床层的带出速度
用最小颗粒直径，保证操作可靠性。
(3) 流化床操作范围
① 浓相区（床层）高度：床层上界面以下的床层高度。
6 流化床的高度与直径
(1) 流化床的高度
高度=浓相区高度+稀相区高度
浓相区
稀相区
② 稀相区高度（分离高度 ）：浓相区上界面到稀相区颗粒浓度
恒定处的距离。
◆ 分离高度取决于颗粒的粒度分布、颗粒的密度和气体的密度、粘度及结构尺寸和气速。
◆ 目前，尚无可靠的计算公式。
◆ 气速愈大，分离高度愈大。
(2) 流化床的直径
确定好流化床的操作气速后，即可根据气体的处理量确定流化床所需的直径D 。
V - 气体的处理量，m3/s ； u - 流化床的实际操作气速，m/s。
7 气力输送的一般概念
气力输送：利用气体进行颗粒输送的过程。常用介质：空气。
7气力输送的优点：
① 系统密闭，可避免物料飞扬，减少物料损失，改善劳动条件；
② 输送管线受地形与设备设置的限制小；
③ 输送的同时易于进行物料的干燥、加热、冷却等操作；
④ 设备紧凑，易于实现过程的连续化与自动化。
气力输送的缺点：
① 动力消耗大、颗粒尺寸受一定限制；
② 在输送过程中颗粒易破碎；
③ 管壁受到磨损；
④ 不适用于含水量大、有粘附性或高速运动时易产生静电的物料。
8 气力输送的类型
气力输送类型：稀相输送、密相输送。
固气比R：单位质量气体所输送的固体质量。
（1）稀相输送
固气比 R <25以下（通常为0.1~5)的气力输送，
输送距离不长,一般为100m以下。
(2) 密相输送
固气比 R >25的气力输送；
用高压气体压送物料。

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