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沉降与过滤 第3章 1 2 存在相界面 处于分散状态的物质 包围分散相而处于连续状态的物质 非均相混合物 分散相 连续相 混合物 3 4 实现混合物分离的目的 机械分离 过滤 沉降 如何实现分离 传质分离 均相 非均相 蒸馏 吸收 干燥 5 重力沉降离心沉降 一 沉降分离 自由沉降干扰沉降 都属于流体绕固体流动的问题 6 一 球形颗粒的自由沉降 重力沉降 沉降颗粒的受力情况 重力 浮力 曳力 曳力系数 曳力Fd 7 牛顿第二定律 曳力 加速度 0 加速段 匀速段 自由沉降速度 当颗粒和流体确定后 ut主要与 有关 8 曳力系数 1 Re 颗粒运动雷诺数 沉降速度 颗粒直径 流体密度 流体黏度 9 2 球形度 形状系数 颗粒的表面积 与该颗粒体积相等的球的表面积 非球形颗粒 球形颗粒 10 Stokes区 Allen区 Newton区 图3 2 随Ret及 s的变化曲线 p92 11 3 12 Stokes区 代入上式 已知 其它区 p93 12 1 颗粒的形状2 壁效应3 颗粒浓度4 流体黏度 密度 影响重力沉降速度的因素 13 14 重力沉降速度的计算 试差法 假设沉降属于某一流型 计算沉降速度 核算Re 例题 3 1p94 Re 2 ut为所求 Re 2 假设处于阿伦区 先假设处于斯托克斯区 再计算和判断 15 无因次判据法 计算判据K的值 由K值确定沉降所属区域 计算ut 其它方法简介 16 摩擦数群法 计算 查曲线图找到Ret 由Ret计算ut 或 17 例 直径为80 m 密度为3000kg m3的球球形颗粒在25 的水中自由沉降 计算其沉降速度 如密度为1600kg m3的球球形颗粒在25 的水中以相同速度自由沉降 颗粒的直径应是多少 25 水 996 9kg m3 0 8973 10 3Pas 分析 三种方法均可计算ut 无因此判据法简便 计算无因次数群K值 判别颗粒沉降的流型 18 沉降在层流区 用斯托克斯公式计算沉降速度 分析 知ut 求粒径用摩擦数群法 19 球形颗粒 s 1 20 重力沉降设备 1 降尘室 2 沉降槽 3 分级器 重点 21 降尘室 依靠重力沉降从气流中分离出固体颗粒的设备 ut 气流水平通过降尘室速度 沉降速度 22 23 或 位于降尘室最高点的颗粒沉降到室底所需的时间 气体通过降尘室的时间 分离条件 降尘室高 沉降速度 降尘室长 气流水平通过降尘室速度 24 整理得 降尘室生产能力 流量 降尘室的生产能力只与其沉降面积及颗粒的沉降速度有关 而与降尘室高度H无关 降尘室宽 25 降尘室可设计成扁平式 气流流动处于层流区 可加挡板组成多级降尘 并能去除更小颗粒 多级降尘室用水平隔板分成N层 26 体积庞大 分离效率低只适用于分离粒度大于50 m的粗粒一般作为预除尘使用 降尘室特点 结构简单流动阻力小 27 多级降尘室的水平隔板数 N 1 有关计算 1 理论最小沉降颗粒直径 临界粒径 斯托克斯区 例3 2 多级降尘室的dpc更小 28 沉降槽 增浓器 沉降槽利用重力沉降来提高悬浮液浓度或得到澄清液体的设备 加料 分散 自由沉降 清液 干扰沉降 增浓 沉降槽具有澄清液体和增浓悬浮液的双重功能 29 三 离心沉降 30 惯性离心力实现的沉降过程 离心沉降速度 切向速度 rw 重力沉降速度 31 也等于Stokes区ur与ut之比 离心分离因数Kc 是反映离心分离设备的重要指标 一般分离器的Kc为5 2500 同一颗粒 离心力场强度与重力场强度之比 32 离心沉降设备 旋风分离器 切向进入 外螺旋向下 内螺旋向上 33 工作原理 含尘气体从切向入口进入 气体受器壁约束 由上向下作外螺旋运动 颗粒被抛向器壁 气固得以分离 分离器轴线附近区域 形成一低压气芯 在圆锥的底部附近 气流由下向上做内螺旋运动 经上部出口管排出 固相沿内壁落入灰斗 34 适用范围 分离5 200 m的颗粒 结构简单 效率高 但不适用于分离粘性 腐蚀性 湿含量高的颗粒 35 36 评价旋风分离器性能的指标 1 临界粒径 2 压强降 压力损失 37 停留 沉降 Stokes区 38 临界粒径 旋风分离器的进气口宽度 旋风分离器的进口气速 气流的有效旋转圈数 临界粒径越小 旋风分离器的分离性能越好 能被完全分离下来的最小颗粒粒径 39 压强降 阻力系数 进口速度 型号不同 不同 同一结构 尺寸相似 相同 进口速度 离心力 但压降 矛盾 实际操作时 进口速度在10 25m s之间 P在500 2000Pa