《离心沉降》PPT课件.pptVIP

第15讲 3.3.2 离心沉降,教学目的：掌握离心沉降的操作原理、典型设备的 结构特性，能够根据生产工艺的要求， 合理选择设备。,教学内容：离心沉降,教学重点：旋风分离器,教学难点：旋风分离器的选型,1.离心沉降速度ur,依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程。适宜于分离两相密度差较小，颗粒较细（d5m）的非均相物系。,向心力：,阻力：,惯性离心力：,3.3.2 离心沉降,对细小颗粒，其沉降多处于Stokes区（Ret1），将,代入，得离心沉降速度：,注意： ur不是一个恒定值，ur 随转速n、半径R而变，n或R，ur。, ur是颗粒运动的绝对速度在径向上的分量，且方向沿径向向外。,(3-34),操作条件一定时，ut恒定，而ur不是恒定值。,2、分离因数Kc,离心力场强度/重力场强度,3、比较ut与ur：,形式相同。,注：Kc的大小是反映离心分离设备的重要指标之一。,原因：重力场中，颗粒所受的重力固定，而离心力场中，颗粒的离心力由旋转而产生，转速愈大，离心力愈大。,旋风分离器是利用惯性离心力的作用从气流中分离出尘粒的设备。,2. 旋风分离器,以圆筒直径D为参数，其它尺寸都与D成一定比例。,(1) 结构特征,外形：圆筒形+圆锥形,“标准型旋风分离器”,(2) 操作原理,1）含尘气体从圆筒上侧的进气管以切线方向进入，获得旋转运动，分离粉尘后从圆筒的排气管排出。,双螺旋运动： 外（向下）旋流+内（向上）旋流,2）静压分布：器壁附近压力最高，往中心逐渐降低，在气芯中可降至出气体出口压强以下，低压气芯一直延伸至器底的出灰口。,主要性能指标：颗粒从气流中的分离效果和气体经过旋风分离器的压强降。,3.旋风分离器的性能,定义：理论上在旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒直径。dc是判断分离效率高低的重要依据。,(1)临界粒径dc,推导：简化假定进入旋风分离器的气流严格按螺旋形路线作等速运动，且切向速度恒等于进气口气速，即uT = ui 。,沉降时间：,颗粒在层流区作自由沉降。,颗粒向器壁沉降时,其沉降距离为整个进气口宽度B。,注意点： 标准型：Ne=5；一般：Ne=0.53.0。 dc随B而增大。因此，分离效果随分离器尺寸增大而下降。所以，当气体处理量较大时，常将若干个小尺寸的旋风分离器并联使用，以维持较高的除尘效率。,分离条件：,即：,得：,临界粒径,停留时间：,令气流的有效旋转圈数为Ne，则气流在器内的运行距离为2RmNe,(2) 分离效率,1）总效率,2）分效率，又称粒级效率,定义：总效率指进入旋风分离器的全部颗粒中被分离下来的质量分数。,定义：粒级为di的颗粒被旋风分离器除掉的分率。,相互关系：,另：分割粒径d50粒级效率恰为50%的颗粒直径。,标准型：,B=D/4 ，Ne=5,优点：同一结构形式且尺寸比例相同的旋风分离器，其pdi/d50曲线可通用。,p/%,粒级效率曲线,标准型旋风分离器的pd/d50曲线,(3) 压强降P,设计时可根据允许的压强降设计进口气速。,串联时，每台的Vs相同，,说明：,并联时，每台P相同，,一般：P值：5002000Pa；：5.08.0 标准型：=8.0 ； ui1025m/s为宜。,例3-5 用标准旋风分离器除去气流中所含固体颗粒。已知固体密度为1100kg/m3、颗粒直径为4.5m ；气体密度为1.2kg/m3、黏度为1.810-5Pas、流量为0.40m3/s；允许压强降为1780Pa。试估算采用以下各方案时的设备尺寸及分离效率。 （1）一台旋风分离器。 （2）四台相同的旋风分离器串联。 （3）四台相同的旋风分离器并联。,解：（1）一台旋风分离器,=8.0,故设备直径为：,旋风分离器进口截面积为：,hB=D2/8,hB=Vs/ui,同时,分割粒径为,查图3-10，得44%,当四台相同的旋风分离器串联时，若忽略级间连接管的阻力，则每台旋风分离器允许的压强降为：,（2）四台旋风分离器串联,则各级旋风分离器的进气口气速为：,每台旋风分离器的直径为：,查图3-10得每台旋风分离器的效率为22%，则串联四级旋风分离器的总效率为：,又:,（3）四台旋风分离器并联,当四台旋风分离器并联时，每台旋风分离器的气体流量为,每台旋风分离器的允许压强降仍为1780Pa，则进口气速仍为：,因此每台分离器的直径为：,查图3-10得=61%,结论：由上面的计算结果可以看出，在处理气量及压强降相同的条件下，本例中串联四台与并联四台的效率大体相同，但并联时所需的设备小、投资省。,并=61%,4. 旋风分离器的结构形式与选用,（1） 旋风分离器的结构形式,XLT/A型,XLP/B型,XLK型(扩散式),提高旋风分离器分离效率和降低气流阻力的措施：,1）采用细而长的器身。,D可增大惯性离心力，H可延长停留时间。,2）减小涡流的影响。,上涡流：采用带有旁路分离室或采用异形进气管。,内旋流：采用扩散式旋风分离器,此外，排气管和灰斗尺寸的合理设计都可使除尘效率提高。,气体进口方式：a、切向进口；b、倾斜螺旋面进口；c、蜗壳形进口；d、轴向进口等。,方法：选定旋风分离器的型式，而后通过计算决定尺寸与个数。,（2）旋风分离器的设计与选型,设计计算（或选型）依据有三个方面：,1）含尘气体的体积流量。,2）要求达到的分离效率。,3）允许的压强降P。,缺点：对气流的阻力较大。,（3）适用范围及优、缺点,适用于分离较小的颗粒，但不宜用于粘性粉尘、含湿量高的粉尘以及腐蚀性粉尘。,优点：结构简单、造价低，无活动部件、可用多种材料制造、操作条件广、分离效率较高。,5.旋液分离器,利