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沉降分离过程的安全分析沉降分离过程的安全分析 如前所述 沉降是借助于某种外力作用 使两相发生相对 运动而实现分离的操作 根据外力的不同 沉降又分为重力沉 降 离心沉降和惯性沉降 一 重力沉降分离过程 在重力作用下使流体与颗粒之间发生相对运动而得以分离 的操作 称为重力沉降 重力沉降既可分离含尘气体 也可分 离悬浮液 重力沉降广泛应用于化工生产过程的除尘技术 一 自由沉降速度 自由沉降与自由沉降速度 根据颗粒在沉降过程中是否受到 其他粒子 流体运动及器壁的影响 可将沉降分为自由沉降和 干扰沉降 颗粒在沉降过程中不受周围颗粒 流体及器壁影响 的沉降称为自由沉降 否则称为干扰沉降 很显然 自由沉降 是一种理想下的沉降状态 实际生产中的沉降几乎都是干扰沉 降 但由于自由沉降的影响因素少 为了了解沉降过程的规律 通常从自由沉降人手进行研究 将直径为 d 密度为 s 的光滑球形颗粒置于密度为 的静 止流体中 由于所受重力的差异 颗粒将在流体中降落 如图 8 2 所示 在垂直方向上 颗粒将受到 3 个力的作用 即向下 的重力 fs 向上的浮力几和与颗粒运动方向相反的阻力几 对于一定的颗粒与流体 重力 浮力恒定不变 阻力则随 颗粒的降落速度而变 三个力的大小为 式中 阻力系数 a 颗粒在垂直于其运动方向上的平面上的投影面积 a 丌 4 d2 m2 u 颗粒相对于流体的降落速度 m s 二 实际沉降及其影响因素 实际沉降即为干扰沉降 如前所述 颗粒在沉降过程中将 受到周围颗粒 流体 器壁等因素的影响 一般来说 实际沉 降速度小于自由沉降速度 颗粒含量的影响 实际沉降过程中 颗粒含量较大 周 围颗粒的存在和运动将改变原来单个颗粒的沉降 使颗粒的沉 降速度较自由沉降时小 例如 由于大量颗粒下降 将转换下 方流体并使之上升 从而使沉降速度减小 颗粒含量越大 这 种影响越大 达到一定沉降要求所需的沉降时间越长 颗粒形状的影响 对于同种颗粒 球形颗粒的沉降速度 要大于非球形颗粒的沉降速度 颗粒大小的影响 队斯托克斯定律可以看出 其他条件 相同时 粒径越大 沉降速度越大 越容易分离 如果颗粒大 小不一 大颗粒将对小颗粒产生撞击 其结果是大颗粒的沉降 速度减小 而对沉降起控制作用的小颗粒的沉降速度加快 甚 至因撞击导致颗粒聚集而进一步加快沉降 流体性质的影响 流体与颗粒的密度差越大 沉降速度 越大 流体黏度越大 沉降速度越小 因此 对于高温含尘气 体的沉降 通常需先散热降温 以便获得更好的沉降效果 流体流动的影响 流体的流动会对颗粒的沉降产生干扰 为了减少干扰 进行沉降时要尽可能控制流体流动处于稳定的 低速 因此 工业上的重力沉降设备 通常尺寸很大 其目的 之一就是降低流速 消除流动干扰 器壁的影响 器壁对沉降的干扰主要有两个方面 一是 摩擦干扰 使颗粒的沉降速度下降 二是吸附干扰 使颗粒的 沉降距离缩短 因此 器壁的影响是双重的 需要指出的是 为简
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