制劑技術(shù)第三章沉降過濾

第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日混合物

均相混合物

非均相混合物

物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻而且不存在相界面的混合物。例如：互溶溶液及混合氣體

物系內(nèi)部有隔開兩相的界面存在且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同的混合物。例如固體顆粒和氣體構(gòu)成的含塵氣體固體顆粒和液體構(gòu)成的懸浮液

不互溶液體構(gòu)成的乳濁液

液體顆粒和氣體構(gòu)成的含霧氣體第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日非均相物系

分散相(分散物質(zhì))

處于分散狀態(tài)的物質(zhì)如：分散于流體中的固體顆粒、液滴或氣泡連續(xù)相(分散相介質(zhì))

包圍著分散相物質(zhì)且處于連續(xù)狀態(tài)的流體如：氣態(tài)非均相物系中的氣體液態(tài)非均相物系中的連續(xù)液體

分離機械分離

沉降

過濾不同的物理性質(zhì)

連續(xù)相與分散相發(fā)生相對運動的方式

分散相和連續(xù)相

第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)沉降一、概述定義：沉降是指在某種力的作用下，流體與顆粒間由于密度差異產(chǎn)生相對運動而致分離的過程。沉降力場：重力、離心力。沉降操作分類：重力沉降：離心沉降：由地球引力作用而產(chǎn)生的顆粒沉降。一般用于分離氣固混合物、混懸液。常用設(shè)備：降塵室、沉降槽、分級器等由慣性離心力作用產(chǎn)生的顆粒沉降。一般用于分離氣固混合物、混懸液、乳濁液。設(shè)備：旋風分離器、旋液分離器、碟片式離心機、管式高速離心機第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)沉降影響沉降的因素a）流體的密度和黏度，與沉降速度成正比b）顆粒的直徑、密度、球形度，與沉降速度成正比同一顆粒在相同介質(zhì)里的離心沉降速度與重力沉降速度的比值為：μr/μt=μT2/(gR)=Kcμr—離心沉降速度，μt—重力沉降速度，μT切向速度R—顆粒與中心軸距離，Kc

—離心分離因數(shù)（離心力與重力的比值）

Kc是離心分離設(shè)備的重要性能指標Kc越大，說明與重力沉降分離比較，離心分離效能越高。第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日1)降塵室的結(jié)構(gòu)1、降塵室第一節(jié)沉降二、常用設(shè)備（一）重力沉降設(shè)備含塵氣體通過時，因流道截面增大使塵粒速度下降并改變方向，最后下沉。氣體通過降塵室的時間內(nèi)，如顆粒能降至室底，則能達到分離的目的。第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日2）顆粒在降塵室內(nèi)的運動降塵室內(nèi)的顆粒運動

以速度u隨氣體流動

以速度ut作沉降運動1、降塵室第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日顆粒在降塵室的停留時間顆粒沉降到室底所需的時間為了滿足除塵要求——降塵室使顆粒沉降的條件2）顆粒在降塵室內(nèi)的運動1、降塵室第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日多層隔板降塵室示意圖含塵氣體粉塵隔板凈化氣體1、降塵室第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日用于含塵氣體的預除塵，適于除去直徑大于75μm的塵粒。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維修方便缺點：體積較大、分離效率不高、出灰不便第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)沉降（一）重力沉降設(shè)備2、沉降槽又稱增稠槽，從較稠的原料中盡可能將液體分離出來而得到稠漿的設(shè)備形狀：有方形、圓形或錐形操作方式：連續(xù)型、間歇型適于濃度不高、顆粒不細且量大的混懸液的預處理，還可用于廢水處理。第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日沉淀懸浮液h0間歇式沉降槽第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)沉降（二）離心沉降設(shè)備1、旋風分離器是利用慣性離心力的作用從氣流中分離出所含塵粒的設(shè)備基本構(gòu)造：上部——圓筒形、下部——圓錐形工作過程：——含塵氣體從上部矩形進氣管沿切線方向進入，受到圓筒內(nèi)壁限制和后繼氣體的推動，氣流沿內(nèi)壁向下做螺旋運動，這股氣流稱——外旋氣流。第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日1、旋風分離器工作過程：——氣流中的塵粒因慣性離心力的作用被甩向器壁，沿壁面落到錐底的集料斗從而達到與氣體的分離?！庑龤饬鞯搅藞A錐筒內(nèi)后，旋轉(zhuǎn)半徑減小，轉(zhuǎn)速增加，使Kc增大，一部分微細塵粒在錐形筒內(nèi)沉降。——外旋氣流在沿著器壁下旋的過程中，中心形成一柱形低壓區(qū)，由排風管入口一直延伸到錐底。第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日1、旋風分離器——外旋氣流下旋到底部附近，由于錐底與集料桶密封連接，大量氣流下旋至錐底，使錐底壓力增大，迫使氣流旋向中心的低壓區(qū)，而形成上旋的內(nèi)旋氣流。沿筒中心旋轉(zhuǎn)至頂部排氣管排出。第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)沉降1、旋風分離器適用范圍：含塵氣體的除塵，適于除去氣流中直徑>5μm的顆粒。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、操作條件范圍大、分離效率較高缺點：對直徑<5μm的顆粒分離效率不高。需用袋濾器或濕法撲集，且不適于高含濕量、黏性、腐蝕性粉塵的除塵。第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日1、旋風分離器

注意事項：旋風分離器在工作時，集料管與集料桶之間應(yīng)密封連接，若密封不良，易使氣流在錐底產(chǎn)生渦旋，把已經(jīng)沉降的粉粒重新卷進內(nèi)旋氣流，嚴重降低分離效果。由于外旋氣流緊貼器壁下旋，為了減少外旋氣流與器壁之間的摩擦阻力，旋風分離器內(nèi)壁應(yīng)加工光滑。第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)沉降利用離心力的作用，使懸浮液中固體顆粒增稠或使粒徑不同及密度不同的顆粒進行分級。2、旋液分離器結(jié)構(gòu)和工作原理：與旋風分離器相似第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日懸浮液從圓筒上部的切向進口進入器內(nèi)，旋轉(zhuǎn)向下流動。工作過程：液流中的顆粒受離心力作用，沉降到器壁，并隨液流下降到錐形底的出口，成為較稠的懸浮液而排出，稱為底流。澄清的液體或含有較小較輕顆粒的液體，則形成向上的內(nèi)旋流，經(jīng)上部中心管從頂部溢流管排出，稱為溢流。2、旋液分離器第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日液體的粘度約為氣體的50倍，固-液兩相的(ρs-ρ)比氣-液兩相的(ρs-ρ)小，懸浮液的進口速度也比含塵氣體的小，所以同樣大小和密度的顆粒，沉降速度遠小于含塵氣體在旋風分離器中的沉降速度。旋液分離器一般器身更細長，且圓錐部分也較長。進料由圓筒中部進入。多用耐磨材料制造。（由于液體的慣性和黏性均較氣體大，沉降至壁面的固體顆粒被液體攜帶著緊貼壁面快速旋轉(zhuǎn)，對器壁造成嚴重磨損。）特點：2、旋液分離器第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日3、碟片式離心機構(gòu)造：轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)鼓、倒錐形碟片

（幾十到幾百個，碟片間距0.5-1.25mm，直徑0.2-1.0mm，碟片上有垂直貫通的通孔沿圓周分布）工作過程：空機啟動，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，料液由頂端進料口送到錐形底部，料漿經(jīng)貫穿各碟片的通孔上升的過程中，分布于各碟片間的窄縫中，隨碟片高速旋轉(zhuǎn)，靠離心力作用而分離。第一節(jié)沉降第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日工作過程：分離乳濁液：密度大的重液趨向外周，沿轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁，被擠壓上升到上方的重液口排出。輕液則趨向中心，由輕液口排出。分離混懸液：可關(guān)閉重液出口，則固體顆粒在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁處沉降，可間歇清除，輕液可由上部輕液口排出。碟片的作用：將料漿分成許多薄層，使料液在狹縫中受到快速流動產(chǎn)生的剪切力的作用，將液膜破壞，并能縮短沉降距離，有利于兩相分離。3、碟片式離心機第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日4、管式高速離心機管式高速離心機的工作原理與碟片式離心機相似，是一種能產(chǎn)生強離心力場的離心機，分離效率高構(gòu)造：細長的管狀機殼、轉(zhuǎn)鼓工作過程：空機啟動，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，由下部進料管將混懸液或乳濁液壓進管狀轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，轉(zhuǎn)鼓中心帶有縱向葉片的轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，使料漿隨之高速旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生很強的離心力場，密度大的顆?；蛞后w被甩向周圍外層鼓壁，密度小的輕液被擠進內(nèi)層第二十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日工作過程：如：乳濁液分離——液