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1、7.1 7.1 固液分离过程的特点固液分离过程的特点固液分离过程的特点固液分离过程的特点第七章第七章第七章第七章 固液分离设备的放大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法 3 3）促进固体颗粒与液体产生相对运动的推动力，主要有重力、离心力、）促进固体颗粒与液体产生相对运动的推动力，主要有重力、离心力、）促进固体颗粒与液体产生相对运动的推动力，主要有重力、离心力、）促进固体颗粒与液体产生相对运动的推动力，主要有重力、离心力、磁场力、外界压力差等；主要阻力为液体的粘滞力（黏度）和湍流阻力等。磁场力、外界压力差等；主要阻力为液体的粘滞力（黏度）
2、和湍流阻力等。磁场力、外界压力差等；主要阻力为液体的粘滞力（黏度）和湍流阻力等。磁场力、外界压力差等；主要阻力为液体的粘滞力（黏度）和湍流阻力等。1 1）固液分离作业属于物理过程，不涉及化学反应。）固液分离作业属于物理过程，不涉及化学反应。）固液分离作业属于物理过程，不涉及化学反应。）固液分离作业属于物理过程，不涉及化学反应。在分离体系中主要有三种类型（沉降、过滤、流态化），见在分离体系中主要有三种类型（沉降、过滤、流态化），见在分离体系中主要有三种类型（沉降、过滤、流态化），见在分离体系中主要有三种类型（沉降、过滤、流态化），见P359P359。可以看出，液体和固体至少要有一相是运动的，才能
3、完成整个固液分离作可以看出，液体和固体至少要有一相是运动的，才能完成整个固液分离作可以看出，液体和固体至少要有一相是运动的，才能完成整个固液分离作可以看出，液体和固体至少要有一相是运动的，才能完成整个固液分离作业，其主要原因是为了造成固体和液体之间的相对运动。业，其主要原因是为了造成固体和液体之间的相对运动。业，其主要原因是为了造成固体和液体之间的相对运动。业，其主要原因是为了造成固体和液体之间的相对运动。2 2）在固液分离作业中，一般液体是连续相，固体是分散相；但在过滤的）在固液分离作业中，一般液体是连续相，固体是分散相；但在过滤的）在固液分离作业中，一般液体是连续相，固体是分散相；但在过滤
4、的）在固液分离作业中，一般液体是连续相，固体是分散相；但在过滤的吹干作业中，认为固体为连续相，液体为分散相。吹干作业中，认为固体为连续相，液体为分散相。吹干作业中，认为固体为连续相，液体为分散相。吹干作业中，认为固体为连续相，液体为分散相。1 1第七章第七章第七章第七章 固液分离设备的放大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法 7.2 7.2 固液分离的热力学分析固液分离的热力学分析固液分离的热力学分析固液分离的热力学分析在热力学中，熵是表示系统内分子排列无序化程度的参数，排列越有序，在热力学中，熵是表示系统内分子排列无序化程度的参数，排
5、列越有序，在热力学中，熵是表示系统内分子排列无序化程度的参数，排列越有序，在热力学中，熵是表示系统内分子排列无序化程度的参数，排列越有序，系统的熵就越低。系统的熵就越低。系统的熵就越低。系统的熵就越低。根据热力学原理可以推出单位体积悬浮液的比熵根据热力学原理可以推出单位体积悬浮液的比熵根据热力学原理可以推出单位体积悬浮液的比熵根据热力学原理可以推出单位体积悬浮液的比熵s ssLsL为：为：为：为：s ssLsL= (7-5)= (7-5)其中其中其中其中 为进料中固体颗粒的体积浓度，为进料中固体颗粒的体积浓度，为进料中固体颗粒的体积浓度，为进料中固体颗粒的体积浓度，mm3 3mm-3-3； 2
6、 2第七章第七章第七章第七章 固液分离设备的放大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法 7.2.1 7.2.1 熵指数熵指数熵指数熵指数按照理想状态，固液分离过程是应该得到纯净的固体和液体，而体系的熵由初按照理想状态，固液分离过程是应该得到纯净的固体和液体，而体系的熵由初按照理想状态，固液分离过程是应该得到纯净的固体和液体，而体系的熵由初按照理想状态，固液分离过程是应该得到纯净的固体和液体，而体系的熵由初始值（此时固体颗粒的体积浓度为始值（此时固体颗粒的体积浓度为始值（此时固体颗粒的体积浓度为始值（此时固体颗粒的体积浓度为 ）降为）降为）
7、降为）降为0 0（此时底流中固体颗粒的体积（此时底流中固体颗粒的体积（此时底流中固体颗粒的体积（此时底流中固体颗粒的体积浓度为浓度为浓度为浓度为 ，而溢流中固体颗粒的体积浓度，而溢流中固体颗粒的体积浓度，而溢流中固体颗粒的体积浓度，而溢流中固体颗粒的体积浓度 ）。）。）。）。但是实际操作中，不可能获得纯净的固体和液体。为了衡量分离的效果，可以但是实际操作中，不可能获得纯净的固体和液体。为了衡量分离的效果，可以但是实际操作中，不可能获得纯净的固体和液体。为了衡量分离的效果，可以但是实际操作中，不可能获得纯净的固体和液体。为了衡量分离的效果，可以定义初始系统的熵为定义初始系统的熵为定义初始系统的熵
8、为定义初始系统的熵为100%100%，则分离后系统的熵降低的程度可以看作系统的分，则分离后系统的熵降低的程度可以看作系统的分，则分离后系统的熵降低的程度可以看作系统的分，则分离后系统的熵降低的程度可以看作系统的分离效率。离效率。离效率。离效率。3 3第七章第七章第七章第七章 固液分离设备的放大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法 7.2.1 7.2.1 熵指数熵指数熵指数熵指数此时，分离效率就定义为熵指数此时，分离效率就定义为熵指数此时，分离效率就定义为熵指数此时，分离效率就定义为熵指数EsEs，数学表达式为：，数学表达式为：，数学表达
9、式为：，数学表达式为：Es=SEs=SF F-(S-(Su u+S+So o)/S)/SF F (7-6) (7-6)其中其中其中其中S S为流体的总熵，如果采用单位体积悬浮液的比熵为流体的总熵，如果采用单位体积悬浮液的比熵为流体的总熵，如果采用单位体积悬浮液的比熵为流体的总熵，如果采用单位体积悬浮液的比熵s ssLsL，则式（，则式（，则式（，则式（7-67-6）为：）为：）为：）为：Es=QEs=QF Fs sF F-Q-Qu us su u-(Q-(QF F-Q-Qu u)s )so o/Q/QF Fs sF F或或或或 （7-77-7） 4 4第七章第七章第七章第七章 固液分离设备的放
10、大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法固液分离设备的放大规律及方法 7.2.2 7.2.2 固液分离判据固液分离判据固液分离判据固液分离判据对于一个非流动系统在恒温恒容条件下，有对于一个非流动系统在恒温恒容条件下，有对于一个非流动系统在恒温恒容条件下，有对于一个非流动系统在恒温恒容条件下，有 （7-87-8）如果是一个自发的过程，则如果是一个自发的过程，则如果是一个自发的过程，则如果是一个自发的过程，则A A为负，同时为负，同时为负，同时为负，同时U U、S S也为负，应有也为负，应有也为负，应有也为负，应有- -T TS-S1K1时，分离过程可自发进行；时，分离过程可自发进行；时，分离过程可自发进行；时，分离过程可自发进行；当当当当K1K1K=4477326/17272=2591；所以分离过程可以自动进行。所以分离过程可以自动进行。所以分离过程可以自动进行。所以分离过程可以自动进行。2727
