化工原理课件4颗粒的沉降

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1、4颗粒的沉降福州大学化学化工学院4颗粒的沉降混合物均相混合物：所需分离的物质在同一相中，不能用机械的方法分离；非均相混合物：具有一个以上的相，可以用机械的方法分离。相界面两侧的物质性质不同。固体——固体：固体混合物固体——液体：悬浮液固体——气体：含尘气体液体——气体：含雾气体液体——液体：乳浊液非均相混合物4颗粒沉降（Sedimentation）根据沉降作用力可分为：重力沉降、离心沉降根据沉降粒子间相互影响程度可分为：自由沉降和干扰沉降4.1重力沉降（Gravitationalsedimentation）（1）球形颗粒的自由沉降速度以重力的

2、方向为正方向Fb浮力Fd阻力Fg重力什么情况下颗粒在流体中会发生沉降过程？4.1重力沉降（Gravitationalsedimentation）直径为d、颗粒密度为ρs的球形颗粒在密度为流体中的重力和浮力分别为：重力：（N）浮力：（N）tuu0加速段匀速段颗粒做匀速运动，沉降速度恒定不变，该速度称为自由沉降速度。达到恒定的沉降速度时，合力为：阻力：（N）阻力系数4.1重力沉降（Gravitationalsedimentation）（球形颗粒的自由沉降速度）（2）阻力（曳力）系数（Dragcoefficient）与流体的流动阻力系数类似，阻力（

3、曳力）系数与颗粒沉降雷诺数有关，即注意：其中d为颗粒直径，u0为颗粒的沉降速度，ρ、μ分别为流体的密度与粘度。4.1重力沉降（Gravitationalsedimentation）通过实验得到曳力系数与雷诺数的关系绘成算图,将他们回归成关联式为：②过渡区（Allen区，2200000后，ζ骤然下降，在Re0=(3~10)×105范围内可近似取ζ=0.1。①层流区（Stokes区，Re0<2或0.3）（Stokes定律）4.1重力沉降（Gravitationalsedi

4、mentation）补充：我国的陈文清发现，在气流干燥、喷雾干燥器内，1

5、。公式法：将以上阻力系数关系式代入自由沉降速度的计算式中可得到计算沉降速度的公式。由于沉降速度未知，雷诺数无法计算，因此公式法也需要试差计算。计算过程：假设沉降处于层流区Stokes定律求u0核算Re0若Re0<2，则假设成立若Re0>2，则用相应的公式求u0核算Re04.1重力沉降（Gravitationalsedimentation）因次分析法：通过实验整理数据得到：阿基米德准数Ar与沉降颗粒和流体的性质、分离要求有关，根据已知条件计算Ar，然后由上式计算Re0，由Re0直接计算沉降速度u0，不需要试差和校核。4.1重力沉降（Gravit

6、ationalsedimentation）（4）其它因素对沉降速度的影响以上的沉降过程为在重力作用下球形颗粒的自由沉降：①颗粒为球形；②颗粒沉降时彼此相距较远，互不干扰；③容器壁对沉降的阻滞作用可以忽略；④颗粒直径不能小到受流体分子运动的影响。在实际情况中还需考虑以下因素的影响：①干扰沉降；②端效应；③分子运动；④非球形；⑤液滴或气泡的运动。4.2降尘室BVsu0uLH颗粒在降尘室中的运动颗粒能够沉降到集尘斗中有什么条件呢？颗粒在降尘室中的沉降时间小于停留时间时，颗粒在流体离开降尘室前即可沉降到降尘室的底部。其中：停留时间：气流速度m/s气流

7、流率m3/sθt与设备尺寸及处理量有关，与颗粒性质无关；沉降时间θ0与流体、颗粒的性质、分离要求及降尘室的高度有关。4.2降尘室注意：当某直径的颗粒满足θt≥θ0时，它能够被完全（100%）地分离；当某直径的颗粒满足θt<θ0时，它不是不能被分离，仍然可以被分离，只不过是不能被完全分离。讨论：（1）降尘室的生产能力：停留时间最短为θt=θ0=H/u0，即最大生产能力为Vs=BLu0；故生产能力与降尘室的底面积BL有关而与降尘室的高度无关，因此，降尘室多制成扁平型或多层。（2）降尘室生产能力与设备高度无关，那么降尘室的高度是否越小越好呢？4.2

8、降尘室H↓时，根据①若u不变，则L↓，生产能力Vs=BLu0↓；为保证生产能力不变，必须B↑；降尘室变得短而宽，气体进入降尘室还未稳定就离开降尘室了，气体在降尘室内