江西理工大学 化工设备原理课件 沉降与过滤.ppt

《江西理工大学 化工设备原理课件 沉降与过滤.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、非均相混合物的分离1掌握重力沉降的基本原理、典型设备及应用；了解并熟悉旋风分离器的工作原理及其性能参数；重点了解过滤的基本操作过程、典型的设备，熟练掌握恒压过滤的操作及计算；了解混合气体的过滤方法及设备。第三章非均相混合物的分离非均相混合物的分离2非均相混合物的概念：相界面、混合物分类：固体非均相、气体非均相和液体非均相混合物基本概念：分散相和连续相目的：获得产品，回收再利用，环保的需求等方法：主要的物理分离方法是沉降与过滤（P83了解沉降和过滤的基本概念及分类）非均相混合物的分离3一、沉降速度3.1重力沉降FbFdFg颗粒受力分析：以球形颗粒为研究对象重力：流体对颗粒的浮力：颗粒运动后流体

2、对颗粒的阻力：仿照管内流体流动阻力的计算非均相混合物的分离4由动量定理：颗粒在流体内作重力沉降运动的过程将经历先加速后匀速的运动，其最终的速度称重力沉降速度，且颗粒的加速运动过程很短，一般情况下不予考虑。整理得当时，u＝ut，则：非均相混合物的分离5球形颗粒的阻力系数ξ是颗粒雷诺数的函数，教材P85页的ξ与Re的关系曲线是由球形颗粒（球形度φs＝1）做实验得出的。曲线分三个区：非均相混合物的分离6ξ非均相混合物的分离7将用沉降速度ut表示的颗粒雷诺数Re代入滞流区沉降速度公式中：即滞流区沉降速度计算式，也称斯托克斯（Stokes）公式，用于计算颗粒在流体中作自由沉降运动的滞流沉降速度计算式

3、。另外，还有艾仑（Allen）公式和牛顿（Neton）公式分别计算自由沉降过程中过渡区和湍流区的沉降速度。非均相混合物的分离8比较分析颗粒的自由沉降速度计算式可知，沉降速度与颗粒和流体的密度差成比例关系，与颗粒的直径成平方关系。不同密度的颗粒，沉降速度不同；不同粒径的颗粒，沉降速度也不同。这是利用重力沉降分离非均相混合物的根本原因。非均相混合物的分离9ut的计算方法：试差法（先假设颗粒的沉降类型，计算ut值，然后将ut代入颗粒雷诺数验算是否与假设相符）例3－1用试差法求直径为40μm的球形颗粒在30℃大气中的自由沉降速。已知固体颗粒密度为2600kg/m3，大气压强为0.1MPa。解：设沉降

4、属于层流，应用斯托克斯公式计算。30℃，0.1MPa下空气的密度ρ＝1.165kg/m3，空气的粘度μ＝1.86×10-5·Pa·s，则：校核流型故初始假设正确，沉降速度为0.12m/s。非均相混合物的分离10非球形颗粒的自由沉降：用球形度系数进行校正影响沉降速度的因素：1）干扰沉降：颗粒间彼此影响的沉降过程；2）壁效应影响：当颗粒的直径较大时，在近壁处的沉降将受到明显的影响，经验值为β<0.01,β＝dp/D。3)流体分子运动的影响：当颗粒的直径太小时，颗粒的沉降还会受到流体分子间碰撞的影响。非均相混合物的分离11二、典型重力沉降设备根据非均相混合物的种类不同，主要有降尘室和沉降槽。降尘

5、室1、结构：非均相混合物的分离122、工作原理：滞流流动的气态非均相物系沿水平运动，固体颗粒则作平抛运动，即水平方向随气体一起运动，竖直方向则作沉降运动，如果颗粒在降尘室的停留时间（水平运动的时间τ）大于颗粒从室顶到出口下侧边缘所在的水平面所需的时间τt，即τ>τt，则颗粒必将留在降尘室，从而实现了物系的分离（固体颗粒和气体的分离）。非均相混合物的分离13颗粒能被分离出的条件是：τ≥τt显然，若处于入口端顶部的颗粒能够除掉，则处于其它位置的直径为dpc的颗粒都能被除掉，因此上式是气体中直径为dpc的颗粒完全被分离下来的条件。计算中dpc和utc应取需要分离下来的最小颗粒的值。非均相混合物的分

6、离14降尘室的工作能力：（单位时间降尘室能处理的混合物的量）由代入得从所得式可以看出，降尘室的工作能力与其高度无关，只与降尘室的底面积（bL）有关，所以降尘室宜设计成扁平状。但值得注意的是，气态非均相物系在降尘室中的流动以滞流为好，否则由于湍流的脉动效果使得沉降在降尘室底面的细小颗粒又被气流卷起，降低沉降分离的效率。因此降尘室的高度也不宜太低。经验参考值：多数颗粒的分离可取u<3m/s，较易扬起的尘粒则取u<1m/s。因降尘室体积庞大，分离效率低，一般常用来进行预除尘，分离气态非均相物系中粒径大于75μm的固体颗粒。非均相混合物的分离15非均相混合物的分离16非均相混合物的分离17非均相

7、混合物的分离18非均相混合物的分离19沉降槽（了解）1、结构特点及操作原理：结构：以间歇式为例，如图。特点：利用颗粒的自然沉降性实现的分离，但由于分离效果差，一般得到含固体颗粒50％的增稠液，所以也叫增稠器。2、生产能力：一般以澄清液溢出量（清夜流量Q0)表示非均相混合物的分离20非均相混合物的分离21为了提高沉降槽的生产能力，可以采用向槽内添加絮凝剂的方法。常用的絮凝剂主要有：无机絮凝剂：石灰、硫酸、