化工原理ppt课件

24.05.2020,.,1,5.3.1重力沉降设备(equipmentsofthegravitysinks)重力降尘室(gravitydust-settlingchamber),5.3沉降分离设备,定常态操作,含尘气体流量qV(m3/s),24.05.2020,.,2,定性分析：在颗粒随同气流水平运动的过程中，大粒径颗粒或者距底面距离近的颗粒易沉降到底面。小粒径颗粒，若距底面距离近的可能会沉降到底面，而如果距底面距离远则不易沉降到底面，被气流带出设备。什么粒径的颗粒恰好能够100%的沉降到底面而得到完全分离？,ut,设在水平方向上，颗粒与气体流同速。,24.05.2020,.,3,设在水平方向上，颗粒与气体流同速。,工程处理方法：寻找颗粒得以分离的条件，从时间上考虑。,停留时间：,沉降时间：,颗粒随同气流在降尘室中的时间段,分离的条件是：,(remainingduration),(settlingduration),h为颗粒距离底平面的距离,24.05.2020,.,4,分离的条件是：,分离的临界条件是：,停留时间：,沉降时间：,(remainingduration),(settlingduration),(criticalconditionofseparation),24.05.2020,.,5,分离效果dp,c,设备生产能力qv,设备重要尺寸BL,从形式上看，与高度方向的尺寸H无关系，则实际生产中，应合理利用好空间，发展为多层降尘室。,(criticalparticlediameter),24.05.2020,.,6,多层降尘室:降尘室内高度方向上均匀地加n层水平隔板,隔板很薄，可视为不占居气流流通横截面积。即不占居降尘室总流动容积，气体的流动型态仍然保持为层流。显然，能够容纳的水平隔板数与高度尺寸H有关。,N为加了n层隔板后的总降尘面积与单层室时降尘面积的倍数。,24.05.2020,.,7,单层降尘室时,24.05.2020,.,8,注意：隔板层数不能太多，否则，u水平增加，可能重新卷起已经沉降的灰尘，使得除尘效率反而降低。,1）若分离要求不变,2）若气体处理量保持不变,分析降尘室中适当加入隔板的作用：,24.05.2020,.,9,重力降尘室的计算:,注意：流体湍流流动会使沉降分离效果变劣。主要原因是湍流流速大，u水平大，使得颗粒在降尘室内的停留时间减小，而颗粒沉降到底面所需的沉降时间一定，使得更多的颗粒不能够满足分离条件。同时，湍流容易将已经沉降下去的颗粒重新卷起来。,设计型(designtype)问题:给定,p,指定dpc,沉降状态（层流）,计算所需的沉降总面积,(若是单层A=BL),及隔板层数（若取多层，规划BL的尺寸）。,操作型(operationtype)问题1：降尘室尺寸已定，已知,p,要求dpc,沉降状态（层流），核算降尘室处理能力qV,操作型问题2：降尘室尺寸已定，已知,p,沉降状态（层流），指定qv,计算dpc。,24.05.2020,.,10,隔板层数：,例1：降尘室设计型问题：欲用降尘室净化温度为20，流量为2500m/h的常压空气，空气中所含灰尘的密度为1800kg/m，要求净化后的空气不再含有dp=10m的尘粒，试求所需沉降总面积为多大？若规划沉降室底面宽2m，长5m，则沉降室内需要设多少块隔板？设沉降处于stokes区。,解:20时,所需降尘总面积:,检验流动型态,24.05.2020,.,11,解题思路：,24.05.2020,.,12,例2:气体温度对于dmin的影响:温度为20,质量流量为2.5kg/s的常压含尘空气在进入反应器之前除尘,并升温至150,所含尘颗粒密度s=1800kg/m,现有一台总面积为130m的多层沉降室,试求下列两种情况下的dmin,(1)先除尘后预热;(2)先预热后除尘.,结论：先除尘，后预热。,自学例题,24.05.2020,.,13,自学例题,24.05.2020,.,14,结论：先除尘，后预热。,自学例题,悬浮液的沉聚（增稠器）是同样的原理（自学）,24.05.2020,.,15,颗粒的粒级效率i是指某种粒度级的颗粒在降尘室中沉降下来的质量分率。,重力降尘室中，颗粒的粒级效率i,24.05.2020,.,16,24.05.2020,.,17,24.05.2020,.,18,5.3.2离心沉降(centrifugalsettling)和离心沉降设备,1、离心分离因数(separationfactor)同一颗粒所受的离心力与重力之比。,在离心力的作用下，使流体中的颗粒产生沉降运动（离心力方向上的运动），称为离心沉降。,离心分离因数数值的大小是反映离心分离设备性能的重要指标。按离心分离因数数值的大小，离心分离设备可分常速、高速、超速三种类型。,24.05.2020,.,19,2、离心沉降速度(centrifugalsettlingspeed),式中ur为在离心力方向上的沉降速度ur,5.3.2离心沉降(centrifugalsettling)和离心沉降设备,24.05.2020,.,20,2,24.05.2020,.,21,在工业生产中，最常用的离心分离（离心沉降）设备是旋风分离器。以旋风分离器为例，分析离心分离设备的工作原理、生产指标与设备尺寸、操作条件的关系。,处理物料为含尘气体，连续稳定的操作状况。,3、离心沉降设备-旋风分离器(cycloneseparator),24.05.2020,.,22,颗粒出口,观看录像,（1）旋风分离器的构造及工作状态,24.05.2020,.,23,（2）设备工作原理(Equipmentworkprinciple),设备是静止的，垂直安置，含尘气体切向进入设备便形成离心力场，同时，设备处于重力场中。颗粒随同气流在设备内运动，切线方向上的速度是相等的。我们最应关注的是颗粒的运动过程。,离心力方向（旋转半径方向）上的速度ur,重力沉降速度ut,切向速度u,24.05.2020,.,24,（3）能够得到100%分离的临界颗粒的粒径dpc,首先分析在旋风分离器中恰好能够得到100%分离（即完全分离）的临界颗粒粒径dpc（或称最小粒径dp,min）。,颗粒能被分离（离心沉降）出去的条件显然是：,颗粒能被分离（离心沉降）出去的临界条件是：,24.05.2020,.,25,颗粒沉降运动的方向是径向。,外,内,b,设：颗粒同气流旋转的过程中，切向速度始终为进口时的气流速度ui,24.05.2020,.,26,临界颗粒粒径dpc的分析,24.05.2020,.,27,讨论：,1）旋风分离器矩形进口宽度BB小，dc小，说明更多的颗粒能被除去。,2）含尘气体的进口速度ui,单台分离器操作时：,ui的大小影响到器内进口旋涡、锥形底口灰卷起情况、气流经过设备的总压降均有关。,N=35,24.05.2020,.,28,两种常用旋风分离器的各部位尺寸比例,24.05.2020,.,29,根据实验气体旋转圈数N一般去35.例1：已知含尘气体中尘粒速度为2300kgm3.气体温度为500,=0.036cp流量为1000m3/h.采用某种形式的旋风分离器,D=400mm,B=D/4,A=D/2,H=2D,d=D/2.试估算临界直dpc(即dmin),24.05.2020,.,30,例2：原用一个旋风分离器处理含尘气体，因分离效率不够高，拟改用三个相同尺寸比例型式的小旋风分离器，气体进口速度保持不变。试计算：1、每个小旋风分离器的直径应为原来的多少倍？2、可分离的临界粒径为原来的多少倍？,解：,气体总处理量不变，进口速度保持不变，,因旋风器型式尺寸比例相同,24.05.2020,.,31,(4)旋风分离器的粒级效率与总效率,停留时间就是临界颗粒所需要的最大沉降时间。,在相同的停留时间内，dpc颗粒的沉降距离为B，小颗粒dp的沉降距离为B,各粒度级的颗粒在进口截面上均匀分布,粒级效率：dp=dpci=1.0dpdpci=10m的尘粒全部除去，压强降不超过700pa，试决定旋风分离器的尺寸和个数？,24.05.2020,.,38,自学例题,24.05.2020,.,39,自学例题,24.05.2020,.,40,自学例题,24.05.2020,.,41,4、管式离心机(tubular-bowlc