环境工程原理第06章_沉降

1、第第 II 篇篇分离过程原理分离过程原理混合体系 自然界是混合体系。在生活和生产过程中常常会遇到对混合体系中的物质进行分离的问题。 在环境污染防治领域，研究对象都是混合体系（非均相和均相）第第II篇篇 分离过程原理分离过程原理问题的出现？ 将污染物与污染介质或其他污染物分离开来，从而达到去除污染物或回收利用的目的。 如在给水处理中需要从水源水中分离去除各种浊度物质、细菌等。 在废气净化中，也需要分离废气中的粉尘等。 分离在环境污染防治中的作用第第II篇篇 分离过程原理分离过程原理 机械分离：非均相混合体系（两相以上所组成的混合物） 传质分离：均相混合体系 平衡分离过程（借助分离媒介，如溶剂或吸

2、附剂等，使均相混合体系变成两相系统） 速率分离过程（在某种推动力下，利用各组分扩散速率的差异实现组分分离）分离过程的分类？第第II篇篇 分离过程原理分离过程原理第六章 沉降第七章 过滤第八章 吸收第九章 吸附第十章 其他分离过程第第II篇篇 分离过程原理分离过程原理本篇的主要内容第六章 沉 降 第六章 沉降 第一节 沉降分离的基本概念第二节 重力沉降第三节 离心沉降第四节 其他沉降（不讲）本章主要内容第一节 沉降分离的基本概念 一、沉降分离的一般原理和类型二、流体阻力与阻力系数本节的主要内容一、沉降分离的一般原理和类型 相对运动流体：液体气体固体颗粒物液珠重力场离心力场电场惯性力场沉降表面：器

3、底、器壁或其他表面重力沉降离心沉降电沉降惯性沉降扩散沉降第一节 沉降分离的基本概念 二、流体阻力与阻力系数 当某一颗粒在不可压缩的连续流体中做稳定运行时，颗粒会受到来自流体的阻力。 该阻力由两部分组成：形状阻力和摩擦阻力。 流体阻力的方向与颗粒物在流体中运动的方向相反，其大小与流体和颗粒物之间的相对运动速度u、流体的密度、黏度以及颗粒物的大小、形状有关。 对于非球形颗粒物，这种关系非常复杂。 第一节 沉降分离的基本概念 对于球形颗粒，流体阻力的计算方程： (Re )DPCfPPudRe颗粒的雷诺数 CD:阻力系数，是雷诺数的函数。AP：颗粒的投影面积第一节 沉降分离的基本概念 22DDPuFC

4、 A（6.1.10）（6.1.11）层流区层流区过渡区过渡区湍流区湍流区第一节 沉降分离的基本概念 一、重力场中颗粒的沉降过程 二、沉降速度的计算三、沉降分离设备本节的主要内容第二节 重力沉降一、重力场中颗粒的沉降过程 浮力Fb重力Fg假设球形颗粒粒径为dP、质量为m。沉速如何计算？ 阻力（曳力）FD22uACFPDD第二节 重力沉降gdFPb36（6.2.2）gdFPPg36（6.2.1）dtdumFFbg根据牛顿第二定律，颗粒将产生向下运行的加速度 （6.2.3）达到平衡时：0DbgFFF0)2(4662233tPDPPPudCgdgdut颗粒终端沉降速度（terminal velocit

5、y） （1）层流区：ReP2 CD=24/ReP DPPtCgdu3)(4(6.2.5)第二节 重力沉降2181PPtgdu斯托克斯（Stokes）公式 (6.2.6)（2）过渡区：2ReP103 6 . 0Re)(27. 0PPPtgdu艾仑(Allen)公式 PPtgdu)(74. 1（3）湍流区：103ReP2105 CD = 0.44牛顿（Newton）公式 6 . 0Re5 .18PDC第二节 重力沉降（6.2.7）（6.2.8） 了解影响颗粒沉速的因素（颗粒粒径） 在已知的颗粒粒径条件下求沉降速度 由颗粒沉降速度求颗粒粒径水处理中的沉降实验 由颗粒沉降速度求液体黏度 落球法测定黏度

6、上述式子有何意义？第二节 重力沉降1.试差法 假设沉降属于某一区域计算颗粒沉速按求出的颗粒沉降速度ut计算ReP，验证ReP是否在所属的假设区域。如果在，假设正确；否则，需要重新假设和试算。2. 磨擦数群法 3. 无因次判据K二、沉降速度的计算第二节 重力沉降第二节 重力沉降水处理：平流沉淀池气净化：降尘室三、沉降分离设备第二节 重力沉降净化气体净化液体含尘气体含悬浮物液体uilbh沉淀池或降尘室的生产能力dc位于沉淀池（降尘室）最高点的颗粒沉降至池底需要的时间为 ： 流体通过沉淀池（降尘室）的时间为: 为满足除尘或悬浮物要求， t停t沉即：tVtVuqu lbh流体中直径为dc的颗粒完全去除

7、的条件。 第二节 重力沉降thtu沉ivlVtuq停 降尘室的生产能力只与降尘室的沉降面积bl和颗粒的沉降速度ut有关，而与降尘室的高度无关。 斜板沉淀池 第二节 重力沉降结论 例：例：拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室的宽和长分别为2m和6m,气体处理量为1标m3/s，炉气温度为427，相应的密度=0.5kg/m3，粘度=3.410-5Pa.s，固体密度S=4000kg/m3操作条件下，规定气体速度不大于0.5m/s，试求：1降尘室的总高度H，m；2理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸；3. 粒径为40m的颗粒的回收百分率；4. 欲使粒径为10m的颗粒完全分离下来，需在降尘室内设置几

8、层水平隔板？第二节 重力沉降解：解：1）降尘室的总高度HsmtVVS/564. 2273427273127327330buVHS5 . 02564. 2m564. 22）理论上能完全除去的最小颗粒尺寸 blVustsm/214. 062564. 2用试差法由ut求dmin。假设沉降在斯托克斯区 第二节 重力沉降gudst18min807. 95 . 04000214. 0104 . 3185m51078. 5核算沉降流型 1182. 01014. 35 . 0214. 01078. 5Re55ttdu原假设正确 3、粒径为40m的颗粒的回收百分率粒径为40m的颗粒定在滞流区 ，其沉降速度smg

9、dust/103. 0104 . 318807. 95 . 040001040185262第二节 重力沉降气体通过降沉室的时间为： suHt12214. 0564. 2直径为40m的颗粒在12s内的沉降高度为： muHt234. 112103. 0 假设颗粒在降尘室入口处的炉气中是均匀分布的，则颗粒在降尘室内的沉降高度与降尘室高度之比约等于该尺寸颗粒被分离下来的百分率。直径为40m的颗粒被回收的百分率为： %13.48%100564. 2234. 1HH第二节 重力沉降4、水平隔板层数 由规定需要完全除去的最小粒径求沉降速度， 再由生产能力和底面积求得多层降尘室的水平隔板层数。 粒径为10m的

10、颗粒的沉降必在滞流区， smgdust/1041. 6104 . 318807. 95 . 0400010118362521tSbluVn1104 . 662564. 233 .32取33层 板间距为 1nHhm0754. 0133564. 2第二节 重力沉降第三节 离心沉降 一、离心力场中颗粒的沉降分析 二、旋流器工作原理三、离心沉降机工作原理（不讲）本节的主要内容一、离心力场中颗粒的沉降分析 r颗粒与流体之间产生相对运动，颗粒还会受到来自流体的阻力（曳力）FD的作用。 CD与Re有关 2242DDPuFCd第三节 离心沉降 浮力(向心力)Fb2361rdFPb（6.3.2）惯性离心力Fc2

11、3261rdmrFPPc（6.3.1）如果这三项力能达到平衡du/dt=0 重力沉降DPPtCgdu3)(4 沉降方向不是向下，而是向外，即背离旋转中心。 由于离心力随旋转半径而变化，致使离心沉降速度也随粒径所处的位置而变。 离心沉降速度在数值上远大于重力沉降速度。23221()642cbDPPDPFFFFudrCddumdt（6.3.3）DPPtcCrdu3)(42颗粒在此位置上的离心沉降速度： （6.3.4）第三节 离心沉降 离心加速度与重力加速度的比值（离心分离因素）Kc grKc2大小可以人为调节离心沉降分离设备有两种型式：旋流器和离心沉降机旋流器的特点：设备静止，流体在设备中作旋转运行而产生离心作用。Kc 一般在几十数百离心沉降机的特点：装有液体混合物的设备本身高速旋转并带动液体一起旋转，从而产生离心作用。Kc可以高达数十万。 第三节 离心沉降 （6.3.5）旋风分离器：用于气体非均相混合物分离旋流分离器：用于液体非均相混合物分离（一）旋风分离器 旋风分离器在工业上的应用已有近百年的历史。旋风分离器结构简单、操作方便，在环境工程领域也应用广泛。在大气污染控制工程中，作为一种常用的除尘装置，主要用于去除大气中的粉尘，常称为旋风除尘器。 二、旋流器工作原理第三节 离心沉降 第三节 离心沉降 基本操作原理 ui 旋风分离器中的惯性离心力是由气体进入口