第三章 機(jī)械分離

1、第三章機(jī)械分離非均相混合物的特點(diǎn)是體系內(nèi)包含一個(gè)以上的相，相界面兩側(cè)物質(zhì)的性質(zhì)完全不同，如由固體顆粒與液體構(gòu)成的懸浮液、由固體顆粒與氣體構(gòu)成的含塵氣體等。這類混合物的分離就是將不同的相分開(kāi)，通常采用機(jī)械的方法。第一節(jié)顆粒沉降本節(jié)討論如何利用顆粒沉降運(yùn)動(dòng)來(lái)分離非均相混合物，為此首先要認(rèn)識(shí)沉降運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。一固體顆粒在流體中的沉降運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象1顆粒沉降運(yùn)動(dòng)中的受力分析（1）當(dāng)固體處于流體中時(shí)，只要兩者的密度有差異，則在重力場(chǎng)中顆粒將在重力方向與流體

2、作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；在離心力場(chǎng)中與流體在離心力方向上作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。直徑為d的球形顆粒受到的重力為：gds??36；其中s?為顆粒密度。直徑為d的球形顆粒受到的離心力為：rudadtsrs23366?????；其方向是從圓心指向外。（2）顆粒處于流體中，無(wú)論運(yùn)動(dòng)與否，都會(huì)受到浮力。當(dāng)流體處于重力場(chǎng)中，顆粒受到的浮力等于：gd??36；流體在離心力場(chǎng)中時(shí)，顆粒也要受到一個(gè)類似于重力場(chǎng)中浮力的力：rudt236??（3）分析顆粒沉降運(yùn)動(dòng)必須考慮流體對(duì)顆

3、粒運(yùn)動(dòng)的阻力。（4）兩種阻力：包括表皮阻力和形體阻力。當(dāng)顆粒速度很小時(shí)，流體對(duì)球的運(yùn)動(dòng)阻力主要是粘性摩擦或表皮阻力。若速度增加，便有旋渦出現(xiàn)，即發(fā)生邊界層分離，表皮阻力讓位于形體阻力。阻力大小的計(jì)算仿照管路阻力的計(jì)算，即認(rèn)為阻力與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的平方成正比。對(duì)于直徑為d的球形顆粒：42220du???2沉降速度與阻力系數(shù)（1）重力沉降速度：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出的阻力系數(shù)與雷諾的關(guān)系如圖所示，其變化規(guī)律可以分成四段，用不同的公式表示。第一段的表

4、達(dá)式是準(zhǔn)確的，其它幾段是近似的。①層流區(qū)——3.0Re0?——0Re24??——??1820gdus????；可以近似用到2Re0??！猄tokes定律，沉降操作中所涉及的顆粒一般都很小，0Re通常在0.3以內(nèi)，故該式很常用。②過(guò)渡區(qū)（Allen區(qū)）——500Re20??——6.00Re5.18??——?????6.000Re269.0??sgdu③湍流區(qū)（牛頓區(qū)）——200000Re5000??——44.0??——???????sg