化工原理(王志魁版）---第三章 沉降过程

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1、第三章沉降与过滤3.1概述非均相混合物分离的目的1收集分散物质2净化分散介质3劳动保护与环境卫生3.1概述颗粒与流体相对运动时所受的阻力当流体密度为ρ，黏度为μ，颗粒直径为dp，颗粒在运动方向上的投影面积为A，颗粒与流体的相对运动速度为u时，颗粒所受的阻力为：流体相对与颗粒运动时的Re：当10-4

2、黏度当颗粒向下沉降时，流体被置换而向上运动，阻滞了靠得很近的其它颗粒的沉降器壁效应颗粒形状的影响颗粒的体积分数：当颗粒浓度很高时，沉降速度比自由沉降速度减少颗粒实质上是在密度和粘度都比清液为大的悬浮液内沉降球形颗粒比同体积非球形颗粒的沉降快非球形颗粒的形状Φs及投影面积A都影响沉降速度d（d<0.5μm）沉降速度的计算假设流型utRe判断是否ut试差法重力沉降设备沉降室长度L，m高度H，m宽度W，m若沉降室设置n层水平隔板，则多层沉降室的生产能力为：气体流速为层流Ut为最小颗粒的沉降流速而这能100%除去的最小颗粒称为临界粒径dpc沉降槽间歇的连续的为了增大沉降速度

3、，通常采用的措施：在悬浮液中加入少量电解质，使细粒发生“凝聚”或“絮凝”加热悬浮液，降低其粘度沉聚过程为干扰沉降大颗粒相对于小颗粒进行沉降液体被沉降颗粒置换而上升的速度不可忽略悬浮液中小颗粒有被沉降较快的颗粒向下拖曳的趋势，使小颗粒的沉降被加速第三节离心沉降惯性离心力作用下的沉降速度uTR做圆周运动时，向心加速度：uTruur离心力：当流体带着颗粒旋转时：离心力：浮力：阻力：达平衡时：离心沉降速度：第三节离心沉降离心沉降与重力沉降的区别离心加速度rω2代替了gur的值随位置r而变化ur不是颗粒的真实速度，是其速度在径向上的分速度颗粒受重力否离心分离因数：同一颗粒

4、在同种介质中的离心力与重力的比值Kc二旋风分离器的操作原理旋风分离器的结构气芯上旋气流负压外旋气流对于5m以下的颗粒湿法捕集滤袋器三旋风分离器的性能临界粒径分离效率气体经旋风分离器的压强降临界粒径假设：进入旋风分离器的的气流严格按螺旋形线路做等速运动，其切向速度等于进口气速ui颗粒向器壁沉降时，必须穿过厚度等于整个进气宽度b的气流层颗粒在层流情况下作自由沉降三旋风分离器的性能r可取平均值rm气流中颗粒离心沉降速度为：颗粒到达器壁所需的沉降时间：令气流的有效旋转圈数为n在器内运行的距离为2rmn气流停留时间为：若理论上能完全被分离下最小的颗粒所需的沉降时间为τt临

5、界粒径三旋风分离器的性能分离效率总效率o粒级效率pxi：粒径在第i段内的颗粒占全部颗粒的质量分率压强降三旋风分离器的性能影响旋风分离器性能的因素颗粒密度、大小、进口气速高及粉尘浓度高有利于分离旋风分离器的结构采用细而长的器身减少涡流影响内旋流的影响排气管和灰斗尺寸是否合理第四节过滤3-4-1过滤操作的基本概念过滤的动力重力压强差离心力过滤方式饼层过滤深层过滤过滤介质特点多孔性承受一定的压力耐腐蚀性、耐热性分类织物介质堆积介质多孔固体介质滤饼的压缩性和助滤剂不可压缩滤饼可压缩滤饼助滤剂：硅藻土，珍珠岩，石棉，炭粉、纸浆粉等助滤剂的添加方式四、悬浮液量、固体量、滤液

6、量及滤渣量之间的关系悬浮液滤液，ρ，V湿滤渣，Vc，ρC液体干渣，ρP（1）湿滤渣的ρC计算令C为湿滤渣与其中所含干渣的质量比干渣与滤液的质量比干渣与滤液的体积的比值，即单位体积滤液所对应的干渣质量（3）湿滤渣质量与滤液体积的比值为ωC，kg湿渣/m3滤液（4）湿滤渣体积与滤液体积的比值ν：单位体积滤液所含湿滤渣的体积（2）干渣质量与滤液体积的比值ω设悬浮液中固体颗粒的质量分数为X，kg固体/kg悬浮掖CX为单位质量悬浮液所获得的湿滤渣的质量，kg湿渣/kg悬浮液1-CX：为单位质量悬浮液所获得的滤液的质量，kg滤液/kg悬浮液3-4-2过滤基本方程式过滤通过饼层的

7、流动1当量直径de3流动类型：层流过滤速度：令u为滤液在整个床层截面积上的流速则u=εu1对于层流：K´=52非稳态过程3-4-2过滤基本方程式过滤速率与过滤速度滤饼的阻力R：滤饼的阻力1/mr：滤饼的比阻1/m2过滤速率：单位时间获得的滤液体积，m3/s过滤速度：R=rL3-4-2过滤基本方程式过滤介质的阻力滤液穿过过滤介质的速度为：滤液穿过滤饼与过滤介质的速度：压强降为ΔPm+ΔPc=ΔP阻力：Rm+R设用一层厚度为Le的滤饼代替过滤介质，其比阻也为r则Rm=r·Le3-4-2过滤基本方程式过滤基本方程式令为滤饼体积与相应的滤液体积之比同样生成厚度为Le的