《颗粒的沉降》PPT课件

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1、5.颗粒的沉降5.1概述5.2颗粒的沉降运动5.3沉降分离设备5.1概述本章考察流固两相物系中固体颗粒与流体间的相对运动。在流固两相物系中，不论作为连续相的流体处于静止还是作莫种运动，只要固体颗粒的密度大于流体的密度，那么在重力场中,固体颗粒将在重力方向上与流体做相对运动，在离心力场中，则与流体作离心力方向上的相对运动。5.2颗粒的沉降运动5.2.1流体对固体颗粒的绕流5.2.2静止流体中颗粒的自由沉降流体与固体颗粒之间的相对运动可分为以下三种情况：①颗粒静止，流体对其做绕流；②流体静止，颗粒作沉降运动；③颗粒与流体都运动，但保持一定的相对运动。5.2.1流体对固

2、体颗粒的绕流（1）两种曳力—表面曳力和形体曳力回顾第1章流体沿固体壁面流过的阻力分为两类：表皮阻力（即表面摩擦阻力）和形体阻力（边界层分离产生旋涡），绕流时颗粒受到流体的总曳力:（1）两种曳力—表面曳力和形体曳力FD与流体、、相对流速有关，而且受颗粒的形状与定向的影响，问题较为复杂。至今，只有几何形状简单的少数情况才可以得到FD的理论计算式。例如，粘性流体对球体的低速绕流（也称爬流）时FD的理论式即斯托克律（Stokes）定律为：当流速较高时，Stokes定律不成立。因此，对一般流动条件下的球形颗粒及其其他形状的颗粒，FD的数值尚需通过实验解决。（2）曳力（阻力）

3、系数对球形颗粒，用因次分析并整理后可得：球形颗粒的曲线在不同的雷诺数范围内可用公式表示如下：，层流区，Sokes定律区：，过渡区，Allen定律区：，湍流区，Newton定律区：（2）曳力（阻力）系数5.2.2静止流体中颗粒的自由沉降（1）沉降的加速段将一个表面光滑的球形颗粒置于静止的流体中，若，颗粒在重力的作用下沿重力方向作沉降运动，此时颗粒受到哪些力的作用呢？根据牛顿第二定律得：或者：开始瞬间，，最大，颗粒作加速运动。5.2.2静止流体中颗粒的自由沉降5.2.2静止流体中颗粒的自由沉降（2）沉降的等速阶段随，,到某一数值时，式（5-16）右边等于零，此时，颗粒

4、将以恒定不变的速度维持下降。此称为颗粒的沉降速度或造端速度。对小颗粒，沉降的加速段很短，加速度所经历的距离也很小。因此，对小颗粒沉降的加速度可以忽略，而近似认为颗粒始终以下降。5.2.2静止流体中颗粒的自由沉降（3）颗粒的沉降速度对球形颗粒，当时，可得式中：因与有关，也与有关，将不同区域的与的关系式（5-6）—式（5-8）分别带入上式，整理得：，层流区（Sokes区），过渡区（Allen区），湍流区（Newton区）5.2.2静止流体中颗粒的自由沉降（4）其他因素对沉降速度的影响①干扰沉降②端效应③分子运动④非球形颗粒5.2.2静止流体中颗粒的自由沉降5.3沉降分

5、离设备5.3.1重力沉降设备5.3.2离心沉降设备5.3.1重力沉降设备（1）降尘室停留时间：沉降时间：，至少所以：（降尘室的设计原理）—含尘气体体积流量，。气速，一般应<1，实际上为避免已沉下的尘粒重新被扬起，往往取更低。降尘室一般用于分离的粗颗粒。—降尘室底面积，。—颗粒的沉降速度，。应根据要分离的最小颗粒直径决定。5.3.1重力沉降设备对一定物系，一定，降尘室的处理能力只取决于降尘室的底面积，而与高度无关，故降尘室应设计成扁平形状，或在室内设置多层水平隔板。①设计型计算已知、、、、，计算。②操作型计算已知、、、、，核算；或已知、、、、，求。5.3.1重力沉降

6、设备（2）增稠器分离悬浮液，在中心距液面下0.3～1处连续加料，清液往上走，稠液往下走，锥形底部有一缓慢旋转的齿耙把沉渣慢慢移至下部中心，稠浆从底部出口出去。（内部沉降分为上部自由沉降和下部干扰沉降）大的增稠器直径可达10～100，深2.5～4（为什么？）。它一般用于大流量、低浓度悬浮液的处理，常见的污水处理就是一例。5.3.1重力沉降设备（3）分级器利用不同粒径或不同密度的颗粒在流体中的沉降速度不同这一原理来实现它们分离的设备称为分级器。将沉降速度不同的两种颗粒倾倒到向上流动的水流中，若水的速度调整到在两者的沉降速度之间，则沉降速度较小的那部分颗粒便被漂走分出。

7、若有密度不同的a、b两种颗粒要分离，且两种颗粒的直径范围都很大，则由于密度大而直径小的颗粒与密度小而直径大的颗粒可能具有相同的沉降速度，使两者不能完全分离。5.3.1重力沉降设备上式表明，不同直径的颗粒因为密度不同而具有相同的沉降速度，该式代表了具有相同沉降速度的两种颗粒的直径比。5.3.1重力沉降设备5.3.2离心沉降设备对于两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系，可利用颗粒作圆周运动时的离心力以加快沉降过程。定义同一颗粒所受的离心力与重力之比为离心分离因数式中为流体和颗粒的切线速度，；为旋转半径，；为旋转角速度，。数值的大小是反映离心分离设备性能的重要指标。

8、若，则说明