化工原理第三章机械分离.ppt

《化工原理第三章机械分离.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2021/8/6第三章机械分离一、沉降速度1、球形颗粒的自由沉降2、阻力系数3、影响沉降速度的因素4、沉降速度的计算5、分级沉降二、降尘室1、降尘室的结构2、降尘室的生产能力第一节重力沉降2021/8/6混合物均相混合物非均相混合物物系内部各处物料性质均一而且不存在相界面的混合物。例如：互溶溶液及混合气体物系内部有隔开两相的界面存在且界面两侧的物料性质截然不同的混合物。例如固体颗粒和气体构成的含尘气体固体颗粒和液体构成的悬浮液不互溶液体构成的乳浊液液体颗粒和气体构成的含雾气体2021/8/6非均相物系分散相分散质处

2、于分散状态的物质如：分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡连续相分散介质包围着分散相物质且处于连续状态的流体如：气态非均相物系中的气体液态非均相物系中的连续液体分离机械分离沉降过滤不同的物理性质连续相与分散相发生相对运动的方式分散相和连续相2021/8/6一、重力沉降沉降：在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。作用力重力惯性离心力重力沉降离心沉降1、沉降速度1）球形颗粒的自由沉降设颗粒的密度为ρs，直径为d，流体的密度为ρ，2021/8/6重力浮力而阻力随着颗粒与流体间的相对运

3、动速度而变，可仿照流体流动阻力的计算式写为：2021/8/6(a)颗粒开始沉降的瞬间，速度u=0，因此阻力Fd=0，a→max颗粒开始沉降后，u↑→Fd↑；u→u0时，a=0。等速阶段中颗粒相对与流体的运动速度ut称为沉降速度。当a=0时，u=u0，代入（a）式---------沉降速度表达式2021/8/62、阻力系数通过因次分析法得知，值是颗粒与流体相对运动时的雷诺数Re0的函数。对于球形颗粒的曲线，按Re0值大致分为三个区：a)层流区或托斯克斯(stokes)定律区（Re0≤2）——斯托克斯公式2021/8/62

4、021/8/6——艾伦公式c)滞流区或牛顿定律区（Nuton）（500＜Ret≤2×105）——牛顿公式b)过渡区或阿仑定律区（Allen）（2＜Ret≤500）2021/8/63、影响沉降速度的因素1）颗粒的体积浓度在前面介绍的各种沉降速度关系式中，当颗粒的体积浓度小于0.2%时，理论计算值的偏差在1%以内，但当颗粒浓度较高时，由于颗粒间相互作用明显，便发生干扰沉降，自由沉降的公式不再适用。2）器壁效应当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时，（例如在100倍以上）容器效应可忽略，否则需加以考虑。2021/8/63）颗粒形状的影

5、响球形度对于球形颗粒，φs=1，颗粒形状与球形的差异愈大，球形度φs值愈低。对于非球形颗粒，雷诺准数Re0中的直径要用当量直径de代替。颗粒的球形度愈小，对应于同一Re0值的阻力系数愈大但φs值对的影响在层流区并不显著，随着Re0的增大，这种影响变大。2021/8/64、沉降速度的计算试差法假设沉降属于层流区方法：u0Re0Re0≤2u0为所求Re0＞1艾伦公式求u0判断……公式适用为止2021/8/6例：试计算直径为95μm，密度为3000kg/m3的固体颗粒分别在20℃的空气和水中的自由沉降速度。解：1）在20℃水

6、中的沉降。用试差法计算先假设颗粒在滞流区内沉降，附录查得，20℃时水的密度为998.2kg/m3,μ=1.005×10-3Pa.s2021/8/6核算流型原假设滞流区正确，求得的沉降速度有效。2）20℃的空气中的沉降速度20℃空气：ρ=⒈205kg/m3，μ=⒈81×10-5Pa.s2021/8/65、分级沉降含有两种直径不同或密度不同的混合物，也可用沉降方法加以分离。2021/8/6如图所示：为一双锥分级器，利用它可将密度不同或尺寸不同的粒子混合物分开。混合粒子由上部加入，水经可调锥与外壁的环形间隙向上流过。沉降速度

7、大于水在环隙处上升流速的颗粒进入底流，而沉降速度小于该流速的颗粒则被溢流带出。2021/8/6二、降尘室1、降尘室的结构2、降尘室的生产能力降尘室的生产能力是指降尘室所处理的含尘气体的体积流量，用Vs表示，m3/s。降尘室内的颗粒运动以速度u随气体流动以速度u0作沉降运动2021/8/62021/8/6颗粒在降尘室的停留时间颗粒沉降到室底所需的时间为了满足除尘要求——降尘室使颗粒沉降的条件——降尘室的生产能力降尘室的生产能力只与降尘室的沉降面积BL和颗粒的沉降速度u0有关，而与降尘室的高度H无关。2021/8/63、降

8、尘室的计算降尘室的计算设计型操作型已知气体处理量和除尘要求，求降尘室的大小用已知尺寸的降尘室处理一定量含尘气体时，计算可以完全除掉的最小颗粒的尺寸，或者计算要求完全除去直径dp的尘粒时所能处理的气体流量。2021/8/6例：拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室的宽和长分别为2m和6m,气体处理量为1标m3/s，炉气温度为4