化工原理chap3_2

1、浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化1/17 3.2 3.2 沉降沉降 一、自由沉降一、自由沉降 二、影响沉降的因素二、影响沉降的因素 三、沉降设备三、沉降设备幻灯片2目录浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化2/17浮力浮力 Fb 曳力曳力 FD质量力质量力 Fc 颗粒在流体中沉降时受力cmamg或或 pgm AutD22 沉沉降降的的两两个个阶阶段段：加加速速段段、等等速速段段加速段极短，通常可以忽略0 DbcFFF合合外外力力等速段的颗粒运动速度称为沉降速度，用 ut表示。1重重力力沉沉降降速速度度042122 ptDpdumg 单个、球形颗粒3.2 3

2、.2 沉降沉降一、自由沉降一、自由沉降浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化3/170816223 tDppppudgd 042122 ptDpdumg Dpptgdu 34 Rep=dput/ 1 或 2 层流区 182gduppt Re24 D 一、自由沉降一、自由沉降浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化4/172离离心心沉沉降降速速度度 A B ur r1 O C r2 r u u 颗粒在旋转流场中的运动离心加速度 ac=2r=u2/r 不是常量ccmaF 离离心心力力pcbamF 浮力浮力AuFrDD22 曳曳力力沉降过程没有匀速段，但在小颗粒沉降时，

3、加速度很小，可近似作为匀速沉降处理 Dcppradu 34 对照重力场 Dpptgdu 34 浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化5/17Re24 D A B ur r1 O C r2 r u u 颗粒在旋转流场中的运动 rudrdaduppppcpprgrgac2 -离心分离因数 gauuctrRep=dput/ 1 或 2 层流区浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化6/171干干扰扰沉沉降降2非非球球形形颗颗粒粒的的沉沉降降球球形形度度越越小小，沉沉降降速速度度越越小小颗颗粒粒的的位位向向对对沉沉降降速速度度也也有有影影响响3壁

4、壁面面效效应应 二、影响沉降的因素二、影响沉降的因素由于干扰作用，实际沉降速度小于自由沉降速度。由于壁面效应，实际沉降速度小于自由沉降速度。浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化7/17 液液固固体体系系沉沉降降槽槽气气固固体体系系降降尘尘室室 离心沉降设备离心沉降设备重力沉降设备重力沉降设备三沉降设备三沉降设备 液固体系液固体系旋液分离器旋液分离器气固体系气固体系旋风分离器旋风分离器浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化8/17气体气体 气体气体进口进口 出口出口 集灰斗集灰斗 降尘室降尘室 L B 气体气体 u H ut 颗粒在降尘室中的运动颗粒在降尘室中的

5、运动 思考思考 1：为什么气体进入降尘室后，流通截面积为什么气体进入降尘室后，流通截面积要扩大？要扩大？思思考考 2：为为什什么么降降尘尘室室要要做做成成扁扁平平的的？降降尘尘室室 停停留留时时间间 t 沉沉降降时时间间t 若若则表明，该颗粒能在降尘室中除去。uLtu高高度度1重力沉降设备重力沉降设备浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化9/17 L u B 气体气体 ut H 颗粒在降尘室中的运动颗粒在降尘室中的运动 思思考考 3 3：要要想想使使某某一一粒粒度度的的颗颗粒粒在在降降尘尘室室中中被被 1 10 00 0% %除除去去，必必须须满满足足什什么么条条件件？ ttu

6、H 1重力沉降设备重力沉降设备思思考考4 4： 能能够够被被1 10 00 0% %除除去去的的最最小小颗颗粒粒， 必必须须满满足足什什么么条条件件？t tuHuL 即即 LgHudpp 18min思思考考5 5：粒粒径径比比d dp pm mi in n小小的的颗颗粒粒，被被除除去去的的百百分分数数为为多多少少？ 182gduppt 浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化10/17L u B气体气体 ut H 颗粒在降尘室中的运动颗粒在降尘室中的运动思思考考 2：为为什什么么降降尘尘室室要要做做成成扁扁平平的的？ 182gduppt ttsuABLuBHuV底底生生产产能能力

7、力 tuHuL 能够满足100%除去某粒度颗粒时的气体处理量-生产能力可见：降尘室生产能力与底面积、沉降速度有关，而与降尘室高度无关多多层层降降尘尘室室注意：降尘室内气体流速不应过高，以免将已沉降下来的颗粒重新扬起。根据经验，多数灰尘的分离，可取 u3m/s，较易扬起灰尘的，可取 u1.5m/s。1重力沉降设备重力沉降设备浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化11/17结结构构简简单单，但但设设备备庞庞大大、效效率率低低，只只适适用用于于分分离离粗粗颗颗粒粒-直直径径 75 m以以上上的的颗颗粒粒，或或作作为为预预分分离离设设备备。降降尘尘室室1重力沉降设备重力沉降设备浙江大学

8、本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化12/17增增稠稠器器（沉沉降降槽槽） 加料加料清液溢流清液溢流水平水平清液清液挡板挡板 耙耙 稠浆稠浆 连续式沉降槽1重力沉降设备重力沉降设备浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化13/17离心分离因数离心分离因数离心沉降速度离心沉降速度旋风分离器旋风分离器：gar ruduppr 1822 B 净化气体净化气体 含尘含尘 气体气体 A D 尘粒尘粒 标准型旋风分离器n 构造及操作原理构造及操作原理2离心沉降设备离心沉降设备浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化14/17imuNr 2 停停留留时时间间停停留留时时

9、间间 = 沉沉降降时时间间 r B 净化气体净化气体 含尘含尘 气体气体 A D 尘粒尘粒 标准型旋风分离器2离心沉降设备离心沉降设备几点假设：几点假设：a假设气体速度恒定，且等于进口气速假设气体速度恒定，且等于进口气速ui；b假设颗粒沉降过程中所穿过的气流的最大厚假设颗粒沉降过程中所穿过的气流的最大厚度等于进气口宽度度等于进气口宽度B；c假设颗粒沉降服从斯托克斯公式。假设颗粒沉降服从斯托克斯公式。n临界粒径临界粒径：能够从分离器内能够从分离器内100%分离出来的最小颗粒的直径，分离出来的最小颗粒的直径，用用dc表示。其满足：表示。其满足：浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化

10、15/17mipcmpcrrudrudu 1818)(2222 而而22182ipcmimudBruNr picNuBd 9 沉沉降降时时间间 rruB B 净化气体净化气体 含尘含尘 气体气体 A D 尘粒尘粒 标准型旋风分离器2离心沉降设备离心沉降设备浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化16/17n评价旋风分离器性能的两个主要指标：评价旋风分离器性能的两个主要指标：分离性能：压降：用临界粒径和分离效率来表示 %100%100的颗粒，粒级效率均；的颗粒，粒级效率均为被分离出来的百分率。粒级效率：每一种颗粒cpcpdddd总效率：被分离出来的颗粒占全部颗粒的质量分率小好，一般在 5002000Pa 左右2离心沉降设备离心沉降设备浙江大学本科生课程化工原理第三章 机械分离与固体流态化17/17旋液分离器：旋液分离器：特点：与旋风分离器相比， 直径小、锥形部分长 B 净化气体净化气体 含尘含尘 气体气体 A D 尘粒尘粒 标准型旋风分离器2离心沉降设备离心沉降设备Why?人