化工原理11沉降分离原理及设备

化工原理_11沉降分离原理及设备2024/3/25化工原理11沉降分离原理及设备概述物系中存在相界面的混合物就是非均相混合物

非均相混合物分散相或分散物质：处于分散状态的物质（如分散在流体中的固体颗粒、液滴、气泡等）连续相或分散介质：包围着分散相而处于连续状态的物质（如气态非均相混合物中的气体、液态非均相混合物中的液体）。2化工原理11沉降分离原理及设备概述机械分离方法，即利用非均相混合物中两相的物理性质（如密度、颗粒形状、尺寸等）的差异，使两相之间发生相对运动而使其分离。机械分离方法过滤沉降3化工原理11沉降分离原理及设备概述非均相混和物分离的应用：（1）收集分散物质。（2）净化分散介质。（3）环境保护。4化工原理11沉降分离原理及设备第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.1沉降分离原理及设备3.1.1颗粒相对于流体的运动5化工原理11沉降分离原理及设备一、颗粒的特性1.球形颗粒：球形颗粒的尺寸由直径d确定。比表面积体积表面积6化工原理11沉降分离原理及设备2.非球形颗粒：需要形状和大小两个参数来描述其特性（1）球形度（3－4）颗粒的表面积与该颗粒体积相等的球体的表面积非球形颗粒球形颗粒一、颗粒的特性7化工原理11沉降分离原理及设备（2）颗粒的当量直径体积当量直径比表面积当量直径两者关系一、颗粒的特性8化工原理11沉降分离原理及设备非球形颗粒的特性，即比表面积体积表面积一、颗粒的特性9化工原理11沉降分离原理及设备二、 球形颗粒的自由沉降图3-1沉降颗粒的受力情况10化工原理11沉降分离原理及设备颗粒受到三个力重力浮力阻力二、 球形颗粒的自由沉降阻力系数或曳力系数11化工原理11沉降分离原理及设备根据牛顿第二运动定律二、 球形颗粒的自由沉降分析颗粒运动情况：加速度最大阻力加速度加速度=0加速度=0加速段匀速段12化工原理11沉降分离原理及设备沉降速度匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度，由于该速度是加速段终了时颗粒相对于流体的运动速度，故又称为“终端速度”，也可称为自由沉降速度。（3-15）二、 球形颗粒的自由沉降13化工原理11沉降分离原理及设备三、 阻力系数（曳力系数）通过量纲分析可知，

是颗粒与流体相对运动时雷诺数Ret和球形度

s的函数

随Ret及

s变化的实验测定结果见图3-2。14化工原理11沉降分离原理及设备图3-2关系曲线

15化工原理11沉降分离原理及设备对球形颗粒

关系曲线大致可分为三个区域爬流（又称蠕动流Creepingflow）（3-17）滞流区或斯托克斯(Stokes)定律区（3-20）三、 阻力系数（曳力系数）16化工原理11沉降分离原理及设备过渡区或艾仑（Allen）定律区（3-18）（3-21）三、 阻力系数（曳力系数）17化工原理11沉降分离原理及设备（3-19）（3-22）湍流区或牛顿（Newton）定律区三、 阻力系数（曳力系数）18化工原理11沉降分离原理及设备滞流区湍流区过渡区表面摩擦阻力形体阻力三、 阻力系数（曳力系数）19化工原理11沉降分离原理及设备四、 影响沉降速度的因素自由沉降干扰沉降沉降过程中，任一颗粒的沉降不因其它颗粒的存在而受到干扰如果分散相的体积分率较高，颗粒间有明显的相互作用，容器壁面对颗粒沉降的影响不可忽略，这时的沉降称为干扰沉降或受阻沉降。20化工原理11沉降分离原理及设备在实际沉降操作中，影响沉降速度的因素有：1、颗粒的体积分数2、器壁效应3、颗粒形状的影响四、 影响沉降速度的因素21化工原理11沉降分离原理及设备第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.1沉降分离原理及设备3.1.1颗粒相对于流体的运动3.1.2重力沉降22化工原理11沉降分离原理及设备一、 重力沉降速度的计算1、试差法假设沉降属于某一流型计算沉降速度核算Ret

23化工原理11沉降分离原理及设备2、摩擦数群法曲线图，最后由Ret反求ut，即查先计算一、 重力沉降速度的计算查曲线图，最后由Ret反求ut，即查24化工原理11沉降分离原理及设备25化工原理11沉降分离原理及设备若要计算介质中具有某一沉降速度ut

的颗粒的直径，可先令查曲线图，可求直径d，即一、 重力沉降速度的计算26化工原理11沉降分离原理及设备27化工原理11沉降分离原理及设备量纲为一数群判别：

K≤2.62为斯托克斯定律区，2.62<K<69.1为艾仑定律区，K>69.1为牛顿定律区。一、 重力沉降速度的计算28化工原理11沉降分离原理及设备二、重力沉降设备1、降尘室降尘室是依靠重力沉降从气流中分离出固体颗粒的设备29化工原理11沉降分离原理及设备图3-4降尘室示意图二、重力沉降设备气流水平通过降尘室速度沉降速度动画1330化工原理11沉降分离原理及设备或位于降尘室最高点的颗粒沉降到室底所需的时间为气体通过降尘室的时间为欲使颗粒被分离出来，则降尘室高沉降速度降尘室长气流水平通过降尘室速度二、重力沉降设备31化工原理11沉降分离原理及设备根据降尘室的生产能力，气体在降尘室内的水平通过速度为整理得降尘室生产能力（3-30）上式表明，理论上降尘室的生产能力只与其沉降面积及颗粒的沉降速度有关，而与降尘室高度H无关。二、重力沉降设备32化工原理11沉降分离原理及设备对设置了n层水平隔板的降尘室，其生产能力为：（3-30a）二、重力沉降设备动画1433化工原理11沉降分离原理及设备降尘室结构简单，流动阻力小，但体积庞大，分离效率低，通常只适用于分离粒度大于50

m的粗粒，一般作为预除尘使用。多层降尘室虽能分离较细的颗粒且节省占地面积，但清灰比较麻烦。二、重力沉降设备34化工原理11沉降分离原理及设备2．沉降槽沉降槽是利用重力沉降来提高悬浮液浓度并同时得到澄清液体的设备。3．分级器利用重力沉降可将悬浮液中不同粒度的颗粒进行粗略的分离，或将两种不同密度的颗粒进行分类，这样的过程统称为分级，实现分级操作的设备称为分级器。二