评估工作报告

1.机械分离混合物均相非均相物系内部各处均匀且无相界面，如溶液及混合气体物系内部相界面存在且界面两侧的物料性质有差别悬浮液、乳浊液及泡沫液都属于液态非均相物系，含尘气体、含雾气体均属于气态非均相物系分散相（分散介质）连续相（连续介质）非均相物系的分离操作遵循流体力学的基本规律按两相运动方式的不同，机械分离大致分为沉降与过滤两大类型2.沉降基本原理在重力、离心力、静电力或磁力等作用下，将非均相物系中的固体颗粒分离的过程称为沉降分离。当固体颗粒密度大于液体密度时，借助重力作用下，分离固液混合物的过程为重力沉降。如果沉降过程是在离心力场中进行，即为离心沉降，离心力场使固体颗粒所受的作用力可以成百至成万倍地大于重力，强化了沉降过程，对那些在重力沉降中无法分离的细小颗粒将特别有效地予以分离。沉降分离也可以分离密度不同，互不相溶的两种液体混合物(乳浊液)、液-液-固及气固等物系的分离，还可用于分离颗粒大小不同或密度不同的固体颗粒的分级。3.颗粒沉降运动中的受力分析阻力Fd浮力Fb重力Fg图重力场中颗粒沉降受力图1.令颗粒的密度为s，直径为d，流体的密度为，则球形颗粒受到的重力为：2.如果在离心力场中，令颗粒的切向速度为ut，与转轴距离为r，则球形颗粒受到的离心力为：其方向是从圆心指向外当固体处于流体中时，只要两者的密度有差异，则在重力场中颗粒将在重力方向与流体作相对运动；在离心力场中与流体在离心力方向上作相对运动。gds36rudts2363.颗粒沉降运动中的受力分析gd36rudt2363.当流体处于重力场中，颗粒受到的浮力等于：4.流体在离心力场中时，颗粒受到类似于重力场中浮力：5.阻力：表皮阻力和形体阻力当颗粒速度很小时，流体对颗粒的运动阻力主要是粘性摩擦或表皮阻力。若速度增加，便有旋涡出现，即发生边界层分离，表皮阻力让位于形体阻力。阻力与相对运动速度的平方成正比。对于直径为d的球形颗粒，令为阻力系数，无因次；u0为颗粒相对于流体的降落速度，则阻力为：42220du4.沉降速度与阻力系数0426622033dugdgds340gdus(1)重力沉降速度：根据牛顿第二定律：重力-浮力-阻力=颗粒质量×加速度。当颗粒在流体中做均速运动时：颗粒从静止开始作沉降运动时，分为加速和均速两个阶段。速度越大阻力越大，加速度越小零；加速度为零时颗粒便作均速运动，其速度称为沉降速度。一般而言，对小颗粒，可以认为沉降过程是均速的。令颗粒所受合力为零，便可解出沉降速度：4.沉降速度与阻力系数(2)离心沉降速度按照与上面相同的方法，可以得到离心沉降速度的表示式，它在形式上与重力沉降速度表达式一样，只是将重力加速度代之以离心加速度：rudutsr3424.沉降速度与阻力系数Re246.0Re5.1844.0(3)阻力系数用前面公式计算沉降速度时，首先需要确定阻力系数值，是颗粒与流体相对运动时雷诺准数Re的函数。对于球形颗粒，按Re值可以归纳成下面三个表达式：阿仑区(2Re500，过渡区)：牛顿定律区(500Re2×105，湍流区)：斯托克斯定律区(Re2，层流区)：表皮阻力为主形体阻力为主5.过滤基本原理借助过滤介质(或其他多孔物)将固体颗粒截留，而透过液相，实现固液两相分离的过程称为过滤。过滤时需在过滤介质两侧保持一定的压力差，该压力差即为过滤推动力。推动力可以是重力、压力、或离心力。过滤可以获得含液量较低的固体。过滤介质固体颗粒图过滤过程5.过滤基本原理一、基本概念1、利用多孔介质截留悬浮液中的固体颗粒，液体从孔隙中流过实现固液分离。△目的：固液分离―要滤液；要滤并△过程：深层过滤―孔径＞颗粒体积分率＜0.1％表面过滤―架桥、过滤、洗涤、去湿、卸料（滤饼过滤）5.过滤基本原理AddVu过滤速度的表达过滤速度指单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积，即其中：u——瞬时过滤速度，m/s；V——滤液体积，m3；A——过滤面积，m2；——过滤时间，s。说明：随着过滤过程的进行，滤饼逐渐加厚。维持恒速过滤，则必须逐渐增加过滤压力或压差。恒压过滤时，过滤速度将逐渐减小。上述定义为瞬时过滤速度。过滤是一个不稳定的过程5.过滤基本原理滤液在滤饼层中流过时，由于通道的直径很小，阻力很大，因而流体的流速很小，应该属于层流，压降与流速的关系服从Poiseuille定律：lpdue3211其中：u1——滤液在滤饼中的真实流速，m/s；——滤液粘度；l——通道的平均长度，m；de——通道的当量直径，m。说明：过滤速度等于滤饼层推动力/滤饼层阻力，而后者由两方面的因素决定，一是滤饼层的性质及其厚度，二是滤液的粘度。6.过滤介质滤浆滤饼过滤介质滤液图过滤原理图具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力，耐腐蚀性和耐热性(2)堆积介质：由各种固体颗粒(砂、木碳、石棉、硅藻土)或非纺织纤维等堆积而成，多用于深层过滤中。(3)多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料、多孔金属制成的管或板，能拦截1~3m的微细颗粒(4)多孔膜：膜过滤的有机高分子膜和无机材料膜。常用的是醋酸纤维素和芳香酰胺系有机高分子膜。用于截留1m以下的微小颗粒(1)织物介质：又称滤布，是用棉、毛、丝、麻等天然纤维及合成纤维织成的织物，以及由玻璃丝或金属丝织成的网。这类介质能截留颗粒的最小直径为5~65m。工业应用最广第二章非均相混合物的分离第一节沉降及过滤原理第二节沉降设备第三节过滤设备第四节固体流态化1.重力沉降设备重力沉降器固相物质与液相的密度差123411613512781091—溢流堰；2—耙传动机构；3—耙提升机构；4—支撑钢架；5—进料管；6—溢流出口；7—刮刀；8—排泥锥；9—底流出口；10—耙；11—器壁；12—加料井；13—液位面图连续重力沉降器1.重力沉降设备降尘室气体入口气体出口集尘斗图降尘室气体入室后，因流通截面扩大而速度减慢。气流中的尘粒一方面随气流沿水平方向运动，其速度与气流速度相同；另一方面在重力作用下以沉降速度垂直向下运动。只要气体室内所经历时间大于尘粒从室顶沉降到室底所用时间，尘粒便可分离出来。1.重力沉降设备浮选设备12345进水出水排渣图18.7竖流式浮选池1—射流器；2—溶气罐；3—泡沫排出管；4—变速器；5—沉渣口2离心沉降设备一、旋风分离器：(Cyclone)1、基本原理主体：上部圆形筒下部锥形筒含尘气体由上部切线进入，螺旋向下，尘沉落于壁面下落，气体沿中芯螺旋上升。旋转方向相同5m以上尘粒，（不用于粘性，含湿高，腐蚀介质）具体过程十分复杂：①速度：切向、径向、轴向②压力：器壁最高（略低于进口）、向中心降低、气芯可降到负压2、结构尺寸及处理量：①入口：高H，宽B②处理量：V=uiBHui－15～20m/s③标准式：h=D/2B=D/4D1=D/2H1=2DH2=2DS=D/8D2=D/4（颗粒较小，处于斯托克斯定律区）设气体在Cyclone内转N圈2222/1818/rSimmSiudurrBdu沉2/9/0.535micisrNudBNuNN沉停停～标准3、临界粒径dC能被完全分离的最小粒径4、分离效率1)粒级效率ηi对于dPi≥dC，ηi＝100％2121?(/)100%piipiciiiidBBddCCC对于：实测值：2）总效率100%:ooiiipiiCCCxxd入出入所占质量分率3)分割粒径d50(cutdiameter)对应的粒径d505、压降主要包括进、出口，磨擦、局部阻力动能损失222121616/82428ifccccuphBDDDDD，：不同型号实验求取对于标准式：，几何相似，不随变化6、选型处理量V设计原则：高效率分离效率η低阻力压降例如：长径比大，出入口截面小效率高，阻力大fp,,,,,CiCDVdud例如：但；；但出现涡流影响，压降6、选型处理量V设计原则：高效率分离效率η低阻力压降例如：长径比大，出入口截面小效率高，阻力大fp,,,,,CiCDVdud例如：但；；但出现涡流影响，压降二、离心机沉降式(悬浮液)分离式(乳浊液)过滤式(转鼓开孔，滤布)Kc：离心力与重力之比称为分离因数，常速离心机：Kc3000(一般为600~1200)高速离心机：Kc=3000～50000超速离心机：Kc500001三足式离心机－过滤式12345图18.11三足式离心机1—支脚；2—外壳；3—转鼓；4—电动机；5—皮带轮从r1→r2服从Stokeseq2222212222221221211818ln18ln(/)SrSSSSSrrhdrdrVudVVhdrrrVdrrr停沉；；2卧式刮刀卸料离心机－过滤式65410791238图18.12卧式刮刀卸料离心机1—滤饼；2—外壳；3—液压缸；4—冲洗管；5—溜槽；6—滤液；7—转鼓；8—进料管；9—刮刀；10—滤网2卧式刮刀卸料离心机此种离心机可自动操作，也可人工操纵。操作简便且生产能力大，适宜于大规模连续生产，目前已广泛地用于石油、化工行业中，如硫铵、尿素、碳酸氢铵、聚氯乙烯、食盐、糖等物料的脱水。由于用刮刀卸料，使颗粒破碎严重，对于必须保持晶粒完整的物料不宜采用。3管式离心机•管式离心机能产生高强度离心力场的离心机(分离因数15000~60000)，转鼓的转速可达8000～50000r/min。•适用于含固量低于1%、固相粒度小于5微米、粘度较大的悬浮液澄清，或用于轻液相与重液相密度差小、分散性很高乳浊液及含有稀薄微细颗粒的悬浮液，•广泛应用于医药、生物、石油化工、化工、油漆、染料、油料加工等部门。•管式离心机结构简单，体积小，运转可靠，操作维修方便，但是单机生产能力较小，需停车清除转鼓内的沉渣。3管式离心机电动机转鼓轻液重液料浆图管式高速离心机