矿大北京化工原理3-03

二、重力沉降设备含尘气体在管道中流动时，因气速较大，尘粒来不及沉降；净气含尘气Vs,m3/huutLH宽为b(一)降尘室进入突然扩大的流道——降尘室，气速u显著减小。那些在流体离开降尘室之前落到室底的颗粒便与流体分离了。位于室内最高点的颗粒降至室底需用时间：1气体通过降尘室需用时间：理论上，凡t≤的颗粒都能落到室底。即气体经过降尘室的速度u=Vs/(Hb)，满足u≤Lut/H

条件的气速所对应的ut的颗粒能被分离。按上述关系有：Vs/(Hb)≤Lut/H。则Vs=bLut

——降尘室的生产能力Vs与高度H无关，但H影响u大小。常采用多层水平隔板,隔板间距h=40~100mm，在Vs、H和b不变的情况下，可以使颗粒沉降高度h

t，使受尘面积。2类似p146例3-2

用降尘室回收常压炉气中球形固粒，室底bL=10m2，b=H=2m。操作条件下，气体：=0.75kg/m3，=2.610-5Pa.s，固体s=3000kg/m3，含尘气体处理量Vs=4m3/s。求：⑴理论上能完全捕集下来的dmin；⑵d=40m的回收率？⑶若使d=15m的颗粒完全回收下来，对原降尘室应采取何种措施？3解：⑴理论上能完全捕集下来的dmin由Vs=bLut可得：查图得：Ret=0.8，则：用摩擦数群法求dmin：4⑵d=40m的回收率∵d=40m<⑴中的dmin∴对应的ut一定在滞流区，用斯托克斯式计算。气体通过降尘室的时间为(按dmin=69.3m考虑)：(=t)d=69.3m时，Ret=0.85d=40m的颗粒在5s内沉降的高度：设颗粒在降尘室入口的全高范围内是均匀分布的，于是处于H’以下的d=40m颗粒能被回收。回收率为：HH’6⑶欲将d=15m颗粒全回收，对原降尘室加隔板。在上述多层降尘室中，理论上能使d=15m颗粒全回收。d=15m的颗粒7(二)沉降槽用于提高悬浮液浓度同时得到澄清液的重力沉降设备。该设备既可间歇操作，亦可连续操作。Q,efece~u01.浓悬浮液的沉聚过程浓悬浮液中颗粒的沉降要受到：①其它颗粒、②器壁、③受颗粒排挤液体的向上流动等因素的影响，在增浓时进行着“干扰沉降”和经历“沉聚过程”。8⑴随着固相浓度的增大液体从颗粒间向上流动的速度增大。使颗粒在向上流动的液体中沉降。比起静止介质和自由沉降受到更大的阻力。

d大，ut与周围流体间的相对速度u较d小的大些阻力，反使ut。⑵当粒级分布很宽对d大而言，细小颗粒与液体混成了、的流体，致使ut。而d小却被d大向下拖曳使ut；絮凝现象使颗粒的有效尺寸增大ut。9☆对于均匀球形颗粒的悬浮液上式也可用于不均匀颗粒混合物ut的近似计算，但要注意式中未考虑颗粒形状和粒级分布对ut的影响。设计计算时可使用经验数据或通过间歇试验取得数据。Maude与Whitmore提出估算式：Ret0.1110102103n4.64.33.73.02.5颗粒体积分率10间歇沉降试验均匀悬浮液清液区等浓区变浓区沉降区AB界面以等速u0运动至出现AC界面。∵浓度↑→u0↓，“临界沉降点”压紧θ压紧区通过试验可以获得表观沉降速度u0、悬浮液浓度ef

及沉渣(底流)浓度ec~压紧时间θr的数据。为设计沉降设备提供依据。112.沉降槽的构造与操作

间歇操作时根据底流浓度调整操作的时间；连续操作时要按试验数据设计设备尺寸。Q,efece~u0澄清区增浓区连续沉降槽是底部略成锥形的大直径(数米~百米以上)，浅槽(高度2.5~4m)。12料浆从中央进料口送入液面下0.3~1.0m处，清液向上流动，即使夹带粒子，颗粒在澄清区还有机会再沉降，使“溢流”液体更清洁。澄清区增浓区以最小的扰动迅速分散到整个横截面上，颗粒下沉，从等浓区进入变浓区最后进入沉聚区；在槽底被徐徐转动(小槽1r/min;大槽0.1r/min)的耙把浓浆中的液体挤出去，并把沉渣聚拢到锥底的中央排渣口，以“底流”排出。133.连续沉降槽的计算(1)沉降槽的横截面积当连续操作稳定后，沿槽高度颗粒浓度分布不随时间变化。计算横截面面积：依进料和底流间整个范围内的若干浓度分别计算对应的面积，取其中面积最大者安全系数=结果。澄清液体槽的直径要保证任意高度的截面上,颗粒ut>液体上流u。增浓悬浮液槽高度(尤指进料口以下)要保证达底流浓度所需的“压紧”时间。14连续操作时，槽中的颗粒既按u0沉降又随底流总体下行速度uu(<ut)运动，∴颗粒运动速度：u0+uu。设进料的体积流量为Q，m3/s，其中固相体积分率为ef；底流中固相体积分率为ec

底流中固相体积流量=Qef；底流的体积流量=Q

ef/ec底流总体下行速度uu=Q

ef/(Aec)Q,efece~u015在增浓区任取一个水平截面，其上固相体积分率为e，取对应此浓度的试验u0，该截面上固相占的面积为Ae。∴底流中固相的体积流量☆11.51.2求出e~u0中最大值，按取安全系数D<5mD>30muu=Qef

/(Aec)16☆2单位体积内固相质量C，kg/m3表示的计算式：(2)沉降槽的高度∵沉渣压紧的时间占整个过程的绝大部分，∴用压紧时间估算沉降槽的高度。☆3固、液质量比X，kg固/kg液表示的计算式：进料中固相的质量流量，kg/s17压紧区的容积=底流体积流量压紧时间18(三)分级器适当安排各级沉降柱流动面积的相对大小及液流量可以获得不同大小的粒级。水悬浮液19用双锥分级器将异或d异的粒子混合物分开。混合粒子由上部加入中央锥形圆筒中。筒中有一可上下调节的“可调锥”，它与外锥形筒间形成一个环形通道。ut=u的？混合粒子中ut<u的则随着水流从内、外锥筒间溢流出来；当可调锥上下移动环形通道变大变小改变水流过时速度u。

ut>u的颗粒会沉降至外锥形筒的底部成为底流排出。20p148例3-3用双锥分级器分离方铅矿与石英的粒子混合物。已知：均为正方形，棱长均为0.08~0.7mm,方=7500kg/m3，石=2650kg/m3，20℃时水=998.2kg/m3，水=1.005103Pa.s。假设粒子在上升的水中作自由沉降。试求：⑴欲得纯方铅矿粒，水的上升速度至少？m/s；⑵所得纯方铅矿粒的尺寸范围。解：⑴水的上升速度至少？m/s∵方>石，∴d石，max不进入底流，就能保证底流中都是方铅矿。先求最大石英粒子的de及s：21用摩擦数群法求最大石英颗粒的ut