第三章非均相混合物的分離物系內各處均勻，不存在相界面的混合物。如：溶液、混合氣體分離方法：蒸餾：分離苯-甲苯混合溶液吸收：含有氨氣的混合空氣萃?。悍紵N和非芳烴的分離結晶：鹽水中提取固體鹽一、混合物的分類1.均相混合物（物系）2.非均相混合物（物系）由具有不同物理性質的分散物質和連續介質所組成的物系，有多個相界面。分散相（分散物質）：處于分散狀態的物質如：固體顆粒、液滴、氣泡（如煙道氣中的顆粒、煉廠污水中的油滴）等。連續相（連續介質）：包圍分散相而處于連續狀態的物質。根據連續相狀態的不同，非均相混合物又可分為兩種類型：（1）氣態非均相混合物：如含塵氣體、含霧氣體等；（2）液態非均相混合物：如懸浮液、乳濁液、泡沫液等。一、混合物的分類非均相物系分離的基本方法沉降：顆粒相對于流體的運動。重力沉降、離心沉降。過濾：流體相對于固體顆粒床層的運動。重力過濾、加壓過濾、真空過濾、離心過濾等。二、非均相混合物的分離1）凈化氣體或液體。eg：原油脫水。2）回收分散的顆粒物質。eg：回收催化反應器中氣體夾帶的催化劑，循環應用。3）環境保護和安全生產。eg：工業“三廢”的處理。2.非均相物系分離的目的二、非均相混合物的分離沉降是在外力作用下使顆粒相對于流體(靜止或運動)運動而實現分離的過程。重力沉降：分離顆粒較大的物質按實現沉降的操作力不同3.1 沉降離心沉降：分離顆粒較小的物質3.1.1 重力沉降重力沉降是依據重力作用而發生的沉降過程。一般用于氣-固混合物和懸浮液的分離。它是利用混合物中的分散相（固體顆粒）的密度大于連續相的密度而使顆粒沉降達到分離。重力：顆粒沉降過程受力阻力：浮力：阻力Fd3.1.1 重力沉降一、重力沉降速度ut（球形顆粒的自由沉降）合力：F合=重力-浮力阻力=ma對于一定的流體和顆粒，重力和浮力是恒定的，而阻力卻隨顆粒的降落速度而變。3.1.1 重力沉降顆粒的自由沉降速度：即加速終了時顆粒相對于流體的速度，又稱終端速度ut等速沉降:加速沉降:時間非常短，可以忽略。合外力為0。如何求解阻力系數ξ3.1.1 重力沉降它們之間的關系通過實驗測得圖二、阻力系數ξ根據因次分析法可知:層流區過渡區湍流區顆粒沉降的阻力系數與雷諾數的關系a.當0.0001<Ret<1.0時）——層流區或斯托克斯區b.當1≤Ret≤1000時——過渡區或艾倫區對球形顆粒的曲線，按Ret可大致分為幾個區，各區都有相應的關系式表達:c.當1000≤Ret≤2×105時——湍流區或牛頓區二、阻力系數ξ三、沉降速度的計算1.給定介質中顆粒的沉降速度ut的計算(已知d)試差法：先假設沉降屬于某一流型（如層流）核對Re是否在原設的范圍內是否ut有效按算出Re的另選流型，并改用相應公式計算ut，直到按求得的ut算出的Re與所選公式的Re值范圍相符為止2.給定介質中顆粒粒徑

d的計算(已知ut）試差法：先假設沉降屬于某一流型（如層流）核對Re是否在原設的范圍內是否d有效按算出Re的另選流型，并改用相應公式計算d

，直到按求得的d

算出的Re與所選公式的Re值范圍相符為止根據非均相混合物的種類不同，主要有降塵室和沉降槽。降塵室—重力降塵室

3.1.2典型重力沉降設備及設計計算含塵氣體凈化氣體顆粒降塵室操作示意圖1.降塵室的設計計算b1.降塵室的設計計算θ

≥θt，則表明該顆粒能在降塵室中除去。θ

=

θt，則表明該顆粒剛好能完全除去。θ<θt，則表明該顆粒不能除去。b分離條件：沉降時間≤氣流平均停留時間1.降塵室的設計計算1）顆粒沉降速度ut越大（即粒徑越粗或密度越大），則相同的沉降室生產能力qv越大。2）對于一定體積（容積）的沉降室，其生產能力qV與沉降面積bL成正比，而與沉降室高度H無關（淺池原理）。因此，降塵室多制成扁平型或多層。結論1.降塵室的設計計算若降塵室內設置n層水平隔板，則多層降塵室的生產能力變為：1.降塵室的設計計算清潔氣流含塵氣流擋板隔板H↓時，根據

①若u不變，則L↓，生產能力qV=Lbut↓；為保證生產能力不變，必須b↑；降塵室變得短而寬，氣體進入降塵室還未穩定就離開降塵室了，氣體在降塵室內的分布不均勻造成分離能力下降；所以在降塵室的前后均有漸縮和漸擴裝置；問題：降塵室生產能力與設備高度無關，那么降塵室的高度是否越小越好呢？H↓時，根據

②若L不變，u↑，生產能力不變；若流速太大，則沉降后的顆粒被重新揚起，分離效率↓，故應保證氣體流動維持層流狀態，一般u<3m/s，易揚起的物料u<1.5m/s。問題：降塵室生產能力與設備高度無關，那么降塵室的高度是否越小越好呢？25/17重力沉降設備3.3 離心沉降分離離心沉降：依靠慣性離心力的作用實現沉降的過程。適于分離兩相密度差較小，顆粒粒度較細的非均相物系。離心沉降效率較重力沉降效率高。離心沉降氣固非均相物質液固懸浮物系旋風分離器旋液分離器或離心機離心力場中顆粒的受力平衡分析：慣性離心力：顆粒受流體浮力：沉降阻力：離心沉降速度在等速沉降過程：r1r2ArCBuruut顆粒在旋轉流體中的運動平衡時顆粒在徑向上相對于流體的運動速度ur便是它在此位置上的離心沉降速度。采用離心沉降的顆粒較小，顆粒沉降一般處于層流區，則

1.旋風分離器旋風分離器中一般進行的是氣-固非均相物系的離心分離。由于在離心場中顆粒可以獲得比重力大得多的離心力。因此,對兩相密度相差較小或顆粒粒度較細的非均相物系，利用離心沉降分離要比重力沉降有效得多。

（1）結構與工作原理

含塵氣體以較高的線速度切向進入器內，在外筒與排氣管之間形成旋轉向下的外螺旋流場，到達錐底后以相同的旋向折轉向上形成內螺旋流場直至上部排氣管流出。顆粒在內、外旋轉流場中均受離心力作用向器壁方向拋出，在重力作用下沿壁面下落到排灰口被排出。進氣口形狀：矩形尺寸：進口管h、B；圓柱筒直徑D(主要尺寸)；排氣口直徑D1。進氣排氣出灰口旋風分離器示意圖B

①臨界粒徑dc—理論上能被完全分離下來的最小顆粒。旋風分離器能夠分離出的顆粒大小是它的主要性能之一。評價指標總效率粒級效率分離效果壓強降臨界粒徑分離效率2.旋風分離器性能計算公式推導的假設：a、顆粒與氣體在旋風分離器內的切線速度ut恒定，與所在位置無關，且等于進口處速度ui；

b、顆粒沉降過程中所穿過的氣流最大厚度等于進口寬度B；

c、顆粒與氣流的相對運動為層流。顆粒在旋風分離器中能被完全分離，其沉降時間必須小于停留時間。①臨界粒徑dc停留時間沉降時間顆粒能被完全分離，其沉降時間必須小于停留時間。臨界粒徑：當沉降時間與停留時間相等時所能完全分離的顆粒直徑為最小直徑。

設：氣體旋轉圈數N（標準旋風分離器可取N=5），則氣流運行距離：離心沉降時間：

徑向速度旋轉半徑的平均值停留時間：離心沉降時間：

——臨界粒徑（能完全分離的顆粒直徑為最小直徑）。

在標準旋風器中N=5，一般N=3~8標準旋風分離器：尺寸間關系：討論：1）ui↑，dc↓，效率↑，但阻力↑；旋風分離器的進口氣速應適當選擇，不宜太高也不宜太低。2）保持進口氣速度ui不變，若氣體處理量qv

↑，B↑，dc↑，效率↓；因此，當氣體處理量很大時，常將若干個小的旋風分離器并聯使用，以維持較高的分離效率。臨界粒徑②分離效率——總效率、粒級效率

含塵氣體中所有顆粒經分離器后被分離出的質量百分數η0

，稱為總效率。含塵氣體中某一粒徑的顆粒經分離器后被分離出的質量百分數ηpi

，稱為粒級效率:旋風分離器的分類PV型粗旋風分離器PV型外置旋風分離器PV型單級旋風分離器PV型一、二級旋風分離器為長嶺煉油化工有限公司制造的旋風分離器在預組裝為九江石油化工廠制造的旋風分離器在預組裝為上海氯堿股份有限公司制造的氧氯化反應旋風分離器在