Разделение жидких и газообразных неоднородных систем.

В химических производствах многие процессы приводят к образованию неоднородных смесей, которые в дальнейшем подлежат разделению. Разделение может преследовать различные цели, а именно очистку газовой или жидкой фазы от взвешенных в ней загрязняющих частиц или выделение ценных продуктов, взвешенных в газовой или жидкой фазе.

Свойство жидких и газовых неоднородных смесей и систем зависят от состава и характера фаз, поэтому рассмотрим и классифицируем конкретные неоднородные системы.

Неоднородная система – это система, состоящая из 2-х и более фаз. Одна фаза, дисперсная, или внутренняя, находится в мелкодисперсном состоянии, другая фаза, дисперсионная, или внешняя, является сплошной, окружает отдельные частицы дисперсной фазы.

В зависимости от физического состояния фаз различают следующие неоднородные жидкие и газообразные системы.

Суспензии – жидкость и взвешенные в ней твердые частицы. Различают следующие суспензии:

Грубые – с частицами размером > 100 мкм

Тонкие – частицы от 0,1 до 100 мкм

Коллоидные растворы – с частицами <0,1 мкм

Эмульсии – состоит из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости, не растворяющейся в первой.

Под действием сил тяжести эмульсии распаиваются.

Пена – система, состоящая из газа и распределенных в нем капель жидкости размерами 0,3 – 3 мкм, образовавшихся в результате конденсации

Пыли – образуются при дроблении, смешивании, транспортировке и сушке твердых материалов, размер пыли 3-70 мкм.

Дымы – образуются в результате конденсации паров (газов) при переходе их в твердое или жидкое состояние, размер частиц от 0,3 до 5 мкм.

Выбор метода разделения определяется, в основном, размерами взвешенных частиц и физико-химическими свойствами дисперсной и дисперсионной фазами.

Материальный баланс методов разделения.

Рассмотрим процесс разделения.

Gсм – количество исходной смеси, подающейся на разделение, в кг или кг/с.

Gос – количество получаемого осадка кг или кг/с

Gосв – количество очищенного продукта направленного осветленной жидкости, кг, кг/с

Мат. баланс по общему количеству или по потоку

Gcv=Gocв+Goc

Мат. баланс по дисперстной фазе или по твердому веществу.

Gcм xcм=Gocв x осв+ Goc хос

Xсм, Xосв, Xос – содержание твердого вещества в смеси, в осветленной жидкости и в осадке, в масс. %. Совместное решение уравнений (1) и (2) дает следующее соотношение.

Количество очищенного продукта и количество осадка:

Разделение жидких неоднородных систем.

Отстаивание.

О – процесс разделение неоднородных жидких систем под действием силы тяжести. Движущей силой этого процесса является разность плотностей сплошной и дисперсной фазы, т.е. твердой и жидкой. В результате отстаивание получают осветленную жидкость (верхний продукт) и шлам (осадок) – нижний продукт. В шлам переходит основная масса твердого вещества, в осветл.часть – основная масса жидкой фазы.