化工原理课件：3.2沉降设备

1、降尘室的工作原理与结构降尘室的生产能力及计算重力沉降设备 降尘室(3) 降尘室的计算 降尘室的计算：设计型和操作型设计型已知气体处理量和除尘要求，求降尘室的大小 最小分离粒径 操作型用已知尺寸的降尘室处理一定量含尘气体时，计算可以完全除掉的最小颗粒的尺寸，或者计算要求完全除去直径dp的尘粒时的最大气体流量。注意：计算后，需检验Ret所在的范围HBLuu t适合处理量大、浓度不高、颗粒不太细的悬浮液；为提高沉降速度，可添加少量电解质或表面活性剂，使颗粒发生“凝聚”或“絮凝”；沉渣中仍有约50%的液体。 二. 沉降槽（增稠器、澄清器）用于分离悬浮液或乳浊液的设备离心沉降：依靠惯性离心力的作用而实现

2、的沉降过程 惯性离心力场与重力场的区别 重力场 离心力场 加速度 重力加速度gui2/r 方向 指向地心 沿旋转半径从中心指向外周 Fg=mg 作用力 适于分离两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。用 途：三、离心沉降1、离心沉降速度三力达到平衡，则：离心力向心力阻 力切线速度 ui平衡时颗粒在径向上相对于流体的运动速度ur离心沉降速度问题：离心沉降速度的大小是不变的吗？离心沉降处于层流区时，沉降速度如何计算？ui2、离心沉降速度与重力沉降速度的比较 离心分离因数：表达式：重力沉降速度公式中的重力加速度改为离心加速度数 值：重力沉降速度基本上为定值 离心沉降速度为绝对速度在径向上的分量，随

3、颗粒在离心力场中的位置而变。 四、离心沉降设备气固非均相物系的离心沉降旋风分离器液固悬浮物系的离心分离旋液分离器或离心机1、 旋风分离器的结构与操作原理结构简单、无活动部件、操作范围广、分离效率高；分离因数可达52500；一般可分离气体中575m直径的粒子。为长岭炼油化工有限公司制造的旋风分离器在预组装为上海氯碱公司制造的旋风分离器在预组装PV型旋风分离器2、旋风分离器的性能 主要操作参数：气体处理量、分离效率、旋风压降 1525m/s (1) 气体处理量(2) 离心沉降速度假设：1、在器内颗粒与气流相对运动为层流2、颗粒在器内的切线速度为恒定且等于入口气速3、颗粒沉降所穿过的最大距离为入口宽

4、度B(3) 离心沉降时间(4) 气流的停留时间N=5(5) 临界直径气流停留时间颗粒沉降时间分离器尺寸（B）愈大，临界粒径愈大，分离效率愈低。入口气速（ui ）愈大，临界粒径愈小，分离效率愈高。3、分离效率 总效率o：被分离下来的粉尘占总颗粒的质量分率 c:kg/m3问题：对于同一台旋风分离器来说，是否入口颗粒浓度相同，总效率就相同？与颗粒的粒径分布有关粒级效率i：某一粒径的颗粒被分离掉的质量分数 分割粒径：粒级效率为50的颗粒粒径总分离效率：对标准旋风分离器而言4、压强降对型式不同或尺寸比例不同的设备c的值也不同，要通过实验测定，对于标准旋风分离器c=8.0。旋风分离器的压降一般在30080

5、00Pa内。 5、旋风分离器的结构特点影响因素分离效率的提高压降的减少D1小的好大些好D小些好大些好H2稍长些好短些好气密性绝对气密无影响H1有最佳值短些好决定旋风分离器分离效率的两个比例：升气管与圆筒截面积比入口截面与圆筒截面积比5、旋风分离器的选型与计算 (1) 旋风分离器的型式 旋风分离器的形式多种多样，主要是在对标准型式的旋风分离器的改进设计出来的。进气口 ：为了保证高速气流进入旋风分离器时形成较规则的旋转流主体结构与各部分尺寸比例的优化： 一般细长的旋风分离器效率高，但超过一定限度，分离效率的提高不明显，而压降却增加改进下灰口 ：防止已分离下来的粉尘重新扬起形，减少局部涡流与死角，设

6、计了倾斜螺旋进口，螺壳进口等。 6、旋风分离器的设计计算 a) 根据具体情况选择合适的型式，选型时应在高效率与低阻力两者之间作权衡，一般长、径比大且出入口截面小的设备效率高且阻 力大，反之，阻力小效率低。 b) 根据允许的压降确定气体在入口的流速ui c) 根据分离效率或除尘要求，求出临界粒径dC d) 根据ui和dc计算旋风分离器的直径D e) 根据ui与D计算旋风分离器的处理量，再根据气体流量确定旋风分离器的数目。 f) 校核分离效率与压力降 步骤： 气体中所含尘粒的颗粒密度为2000kg/m3，气体的流量为5500标m3/h，温度为500，密度为0.43kg/m3，粘度为3.610-5P

7、as，拟采用标准形式的旋风分离器进行除尘，要求分离效率不低于90%，且知相应的临界粒径不大于10m，要求压降不超过700Pa，试决定旋风分离器的尺寸与个数。 例题 按分离要求，临界粒径不大于10m，故取临界粒径dp,c=10m来计算粒径的尺寸。由ui与dp,c计算D :N=5 解： 根据允许的压强降确定气体在入口的流速ui: =8.0 旋风分离器的直径 ：D=4B=40.196=0.78m 根据D与ui计算每个分离器的处理量，再根据气体流量确定旋风分离器的数目。进气口截面积 :每个旋风分离器的气体处理量为： 含尘气体在操作状况下的总流量为： 所需旋风分离器的台数为： 为满足规定的气体处理量、压

8、强降及分离效率三项指标，需要直径不大于0.78m的标准分离器至少三台，为了便于安排，现采用四台并联。校核压力降与分离效率四台并联时，每台旋风分离气分摊的气体处理量为： 为了保证指定的分离效率，临界粒径仍取为10m。校核P :P=700Pa ui=20.2m/s 校核临界粒径 根据以上计算可知，当采用四个尺寸相同的标准型旋风分离器并联操作来处理本题中的含尘气体时，只要分离器在（0.6540.695m）范围内，便可同时满足气量、压强降及效率指标。 倘若直径D0.695m，则在规定的气量下不能达到规定的分离效率。 倘若直径D0.654m，则在规定的气量下，压降将超出允许的范围。 或者从维持指定的最大

9、允许压降数值为前提，求得每台旋风分离器的最小直径。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1Nm3/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；欲使粒径为10m的颗粒完全分离下来，需在降尘室内设 置几层水平隔板？ L B 气体 H 解：1）降尘室的总高度H2）理论上能完全除去的最小颗粒尺寸 用试差法由ut求dmin。假设沉降在斯托克斯区 核算沉降流型 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 气体通过降沉室的时间为： 直径为40m的颗粒在12s内的沉降高度为： 假设颗粒在降尘室入口处的炉气中是均