
3.1.1分离过程在化工中的应用
如从气固催化反应器的尾气中收集催化剂颗粒废气、废液中有害物质除去,以减少环境污染,又如从原料气中颗粒杂质的去除以净化反应原料。
3.1.2混合物的分类
混合物分为均相混合物和非均相混合物。
均相混合物:物系内部各处物料性质均匀而且不存在相界面的混合物。例如:互溶溶液及混合气体。
非均相混合物:物系内部有隔开两相的界面存在且界面两侧的物料性质截然不同的混合物。
例如:固体颗粒和气体构成的含尘气体,固体颗粒和液体构成的悬浮液。
分散相(分散物质):处于分散状态的物质 如:分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡
连续相(连续相介质):包围着分散相物质且处于连续状态的流体 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。
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。
非均相物系的分离方法:机械法,使分散质与分散相之间发生相对运动,实现分离。
3.1.3 颗粒与颗粒群的特性
(1)颗粒的特性:大小(粒径)、形状、表面积
A)球形颗粒:
球形颗粒的形状为球形,其尺寸由直径d来确定,其他有关参数均可表示为直径d的函数,如:体积;表面积;比表面积等。
B)非球形颗粒
非球形颗粒必须有两个参数才能确定其特性,即球形度和当量直径。
①球形度 颗粒的球形度又称形状系数定义为与该颗粒体积相等的球体的表面积除以颗粒的表面积,即。对非球形颗粒,总有<1,颗粒的形状越接近球形,越接近1;对球形颗粒=1。
②颗粒的量直径 工程上常用等体积当量直径来表示非球形颗粒的大小,其定义为:
用上述的形状系数及当量直径便可表述非球形颗粒的特性,即
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(2)颗粒群的特性:
1)粒度分布:某一粒度范围的质量分数随粒度的变化关系,称为颗粒群的粒度分布
频率分布曲线为某一粒度范围的颗粒的质量分率与其平均直径的关系,累计分布曲线为等于及小于某一直径的颗粒所占的质量分率
2)平均直径
长度平均直径、表面积平均直径、体积平均直径、体积表面积平均直径
3.1.4 筛分
(1)筛分原理:根据固体颗粒大小用筛进行分离的过程。涉及到单个颗粒及颗粒群的特性
标准筛:有不同的系列,常用泰勒标准筛。
筛号(目数):每英寸长度筛网上的筛孔数目;
筛过物:通过筛孔的物料量;
筛留物:截留于筛面上的物料量。
(2)筛的有效性与生产能力
分割直径dc:理想的筛要求做到筛流物中最小的颗粒刚好大于筛过物中的最大的颗粒,划分颗粒大小界限的直径。
有效性:小于dc颗粒的通过率与大于dc颗粒的截留率的乘积。理想筛的有效性等于1,实际筛的有效性小于1.
筛的生产能力:单位时间单位面积筛表面能处理的物料量。
提高筛的摇动或振动速率可以提高其生产能力,但有效性下降。

粉体粒度分布的测定(筛分法)
基本原理
筛析法是让粉体试样通过一系列不同筛孔的标准筛,将其分离成若干个粒级,分别称重,求得以质量百分数表示的粒度分布。筛析法适用于20~100mm之间的粒度分布测量。如采用电成形筛(微孔筛),其筛孔尺寸可小至5μm,甚至更小。
筛析法有干法与湿法两种,测定粒度分布时,一般用干法筛分,湿法可避免很细的颗粒附着在筛孔上面堵塞筛孔。若试样含水较多,特别是颗粒较细的物料,若允许与水混合,颗粒凝聚性较强时最好使用湿法。
频率分布表示各个粒径相对应的颗粒百分含量(微分型);累积分布表示小于(或大于)某粒径的颗粒占全部颗粒的百分含量与该粒径的关系(积分型)。用表格或图形来直观表示颗粒粒径的频率分布和累积分布。
操作步骤:
1、干筛法
(1)试样制备:用圆锥四分法缩分取样,将试样放入烘箱中烘干至恒重,准确称取100克(松装密度大于1.5克/厘米3
的取100克)。
(2)套筛按孔径由大至小顺序叠好,最下层为筛底、200目、180目、120目、80目、40目、最上层为20目(或筛底、180目、140目、100目、80目、60目、20目的次序,可任意搭配,只要目数从大到小叠好即可),安装在振筛机上,将称好的试样倒入最上层筛子,加上筛盖。
(3)开动振筛机,震动10分钟,然后依次将每层筛子取下,用手筛分,若l分钟所得筛下物料量小于筛上物料的1%,则认为已达筛分终点,否则要继续手筛至终点。
附:如没有振筛机,可用手均匀摇振筛子,每分钟拍打150次,每打25次将筛子转l/8圈,使试样分散在筛布口,拍打约10分钟,直至筛分终点(终点时拍打l分钟后筛下物小于筛上物料的1%)。
(4)小心取出试样,分别称量各筛上和底盘中的试样质量,并记录于表中。 (5)检查各层筛面质量总和与原试样质量之误差,误差不应超过2%,此时可把所损失的质量加在最细粒级中,若误差超过2%时实验重新进行。
2、湿筛法
(1)试样制备:用圆锥四分法缩分取样,将试样放入烘箱中烘干至恒重,准确称取5克。 (2)将试样放入烧杯中,加水搅拌成泥浆(如果难分散粉料,还需加入适量的分散剂)。
(3)将上述泥浆倒入200目的筛上,然后逐只在盛有清水的脸盆中淘洗或用水冲洗,筛上的残留物用水冲洗分别洗到玻璃皿中,放在烘箱内烘干至恒重,称量(准确至0.1克)。
(4)若直接用泥浆进行测定,则先称50克或100克泥浆放在烘箱内烘干、称重,测定此泥浆含水量后,再计算称取相当于100克干粉重的泥浆,按上述步骤测定筛余率或各号筛上的筛余量。
扩展学习
筛子目数小知识
不锈钢丝网 目数、丝径、孔径 互算公式:
目 数 =25.4÷(孔径mm+丝径mm)
孔径mm=25.4÷目数-丝径mm
丝径mm=25.4÷目数-孔径mm
什么叫目数
“目数”是丝网的规格单位,是指 1 英寸(25.4毫米)的长度上,有多少个孔目。由于丝网制作有相应的技术标准,不同大小的目数的丝网有规定的金属丝的直径,所以简单的说出不同目数的丝网,每一个孔不算金属丝的实际毫米数,不是行业内的人,是说不出来的。目前国际上通用的是泰勒标准筛,所谓的多少目是指在每英寸(一个规定的单位长度2.54厘米)的长度上有多少筛孔,如果有100个孔,就是100目筛,孔数越多,孔眼也就越小。但由于制作材料不同,比如有不锈钢筛、尼龙筛、铜筛等,它们的粗细不同,所以同是100目筛地话,大小实际上也有区别
什么叫丝径
1毫米 = 100 丝(道)
“丝”是机械工人对 0.01 毫米的俗称,有上海技术传承的工人说“丝”,在北方就把 0.01 毫米说成“道”的多,这两种说法在行业内都明白。 丝也叫道,不是单位制中的丝米。
习惯上所称的丝即忽米,1丝=0.01毫米=0.00001米=10微米
什么是开孔率
开孔率是指筛面的有效面积,也就是指筛面上筛孔的面积总和与筛面总面积的比值,开孔率越高,处理能力越大,筛分效率越高。
线径--就是线材的直径;
经线--所有的纵向编织线;
纬线--所有的横向编织线;
目数--1英寸长度内网孔的个数;
密度--1厘米长度内网孔的个数
网孔--两经丝或两纬丝之间的距离
公差--综平角时,综片处的经线与公差线的垂直距离(MM)
公线--过前后胸果(罗拉)的连线
上公差--综平时综片处的经线高于公差线
下公差--低于公差线叫下公差
零公差--与公差线重合叫零公差
其他参考资料:
蒋维钧等.化工原理.北京:清华大学出版社,2003
陈敏恒等.化工原理.北京:化学工业出版社,1999
姚玉英主编.化工原理.天津:天津大学出版社,1999
王峰.筛分机械.北京:机械工业出版社,1998