混合物分为均相混合物和非均相混合物。非均相混合物的内部存在两种 以上的相态。其中固体颗粒、微滴称为分散相或分散物质;而气体、液体称为
连续相或分散介质。
非均相物系分离的依据是连续相与分散相具有不同的物理性质,因此可以 用机械的方法将两相分离。两种操作方式:沉降和过滤
(1)沉降分离 颗粒相对于流体(静止或运动)运动的过程称沉降分离。
分为重力沉降、离心沉降。
(2)过滤 流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过程称过滤。分为重力过滤、离心过滤、加压过滤和真空过滤,也可分为恒压过滤、先恒速
后恒压过滤。固液分离
第一节 沉降分离
前言
固体颗粒在重力场离心力场中因场效应而沉降。在制药生产中,两种形式都存在,如中药提取液的离心分离和静置沉淀。沉降分离是不彻底的分离。
互不相溶重液与轻液适用沉降分离法。
一、颗粒沉降过程
<一>受力分析
颗粒与流体在力场中作相对运动时,受到三个力的作用:质量力
F、浮力Fb、、曳力Fd 。
对于一定的颗粒和流体,重力F、浮力Fb一定,但曳力Fd却随着
颗粒运动速度而变化。当颗粒运动速度u等于某一数值后达到匀速运
动,这时颗粒所受的诸力之和为零。
<二>球形颗粒的自由沉降速度
自由沉降: 颗粒在重力沉降过程中不受周围颗粒和器壁影响的沉降。
干扰沉降: 固体颗粒在沉降过程中,因颗粒之间的相互影响而使颗粒不能正常沉降的过程。
续上
球形颗粒在静止流体中沉降时,颗粒受到的作用力有重力、浮力和阻力
当合力为零时,颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度,又称为“终端速度。终端速度计算式:
其中 是颗粒沉降时的阻力系数。并且是颗粒对流体作相对运动时的
雷诺数Re的函数。 与Re的关系可由实验测定,球形颗粒(φs=1)
的沉降速度曲线分为三个区域,即:
(2) 过度区 &=18.5/Re0.6 ( 2< Ret <103 )
(3) ( 103≤Ret <2×105) 串流区:&=0.44
对应各区的沉降速度ut的计算式为:
(1) 滞流区 &=24/Re ( 10-4< Ret≤2)
滞留区 Uz=d*d(Ps-p)g/18u
<三>影响重力沉降的因素
1.颗粒形状
同一性质的固体颗粒,非球形颗粒的沉降阻力比球形颗
粒的大的多,因此其沉降速度较球形颗粒的要小一些。
2.干扰沉降
当颗粒的体积浓度>0.2% 时,干扰沉降不容忽视。
3.器壁效应
当容器较小时,容器的壁面和底面均能增加颗粒沉降时
的曳力,使颗粒的实际沉降速度较自由沉降速度低。
二、重力沉降设备
<一>沉降室
籍重力沉降从气流中除去尘粒的设备称为降尘室。
1.
2.
3.沉降分离满足的基本条件为
4.降尘室的生产能力为
5.多层降尘室的生产能力为
<二>沉降槽
籍重力沉降从悬浮液中分离出固体颗粒的设备称为沉降槽。如用于低浓度悬浮液分离时亦称为澄清器;用于中等浓度悬浮液的浓缩时,常称为浓缩器或增稠器。
沉降槽适于处理颗粒不太小、浓度不太高,但处理量较大的悬浮液的分离。这种设备具有结构简单,可连续操作且增稠物浓度较均匀的优点,缺点是设备庞大,占地面积大、分离效率较低。