环境工程原理-第五章-沉降.电子教案.ppt

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1、环境工程原理-第五章-沉降.第一节沉降分离的基本概念一、沉降分离的一般原理和类型二、流体阻力与阻力系数本节的主要内容一、沉降分离的一般原理和类型相对运动流体：液体气体固体颗粒物液珠重力场离心力场电场惯性力场沉降表面：器底、器壁或其他表面重力沉降离心沉降电沉降惯性沉降扩散沉降第一节沉降分离的基本概念沉降过程作用力特征重力沉降离心沉降电沉降惯性沉降扩散沉降重力离心力电场力惯性力热运动沉降速率小，适用于较大颗粒分离适用于不同大小颗粒的分离带电微细颗粒（<0.1m）的分离适用于10～20m以上粉尘的分离微细粒子（<0.01m）的分离沉降过程类型与作用力第一节沉降分离的基本概念在环境领域

2、沉降原理如何利用？水与废水处理：各种颗粒物（无机砂粒、有机絮体……）的沉降密度较小絮体的上浮油珠的上浮气体净化：粉尘、液珠……第一节沉降分离的基本概念二、流体阻力与阻力系数当某一颗粒在不可压缩的连续流体中做稳定运行时，颗粒会受到来自流体的阻力。该阻力由两部分组成：形状阻力和摩擦阻力。流体阻力的方向与颗粒物在流体中运动的方向相反，其大小与流体和颗粒物之间的相对运动速度u、流体的密度、黏度以及颗粒物的大小、形状有关。对于非球形颗粒物，这种关系非常复杂。第一节沉降分离的基本概念对于球形颗粒，流体阻力的计算方程：颗粒的雷诺数CD:阻力系数，是雷诺数的函数。AP：颗粒的投影面积第一节沉降分

3、离的基本概念层流区过渡区湍流区第一节沉降分离的基本概念一、重力场中颗粒的沉降过程二、沉降速度的计算三、沉降分离设备本节的主要内容第二节重力沉降一、重力场中颗粒的沉降过程浮力Fb重力Fg假设球形颗粒粒径为dP、质量为m。沉速如何计算？阻力（曳力）FD第二节重力沉降根据牛顿第二定律，颗粒将产生向下运行的加速度达到平衡时：ut——颗粒终端沉降速度（terminalvelocity）（1）层流区：ReP2CD=24/ReP第二节重力沉降斯托克斯（Stokes）公式（2）过渡区：2

4、公式第二节重力沉降了解影响颗粒沉速的因素（颗粒粒径……）在已知的颗粒粒径条件下求沉降速度由颗粒沉降速度求颗粒粒径……水处理中的沉降实验由颗粒沉降速度求液体黏度……落球法测定黏度上述式子有何意义？第二节重力沉降1.试差法假设沉降属于某一区域—计算颗粒沉速—按求出的颗粒沉降速度ut计算ReP，验证ReP是否在所属的假设区域。如果在，假设正确；否则，需要重新假设和试算。2.摩擦数群法CD与ReP的关系曲线中，由于两坐标都含有未知数ut，进行适当的转换，使其两坐标之一变成不包含ut的已知数群，则可以直接求解ut。二、沉降速度的计算第二节重力沉降将颗粒沉速计算式（5.2.5)进行变换得到CD计

5、算式：ReP2ReP2不包含沉降速度ut的摩擦数群。无因次，也是ReP的函数。CD与ReP的关系曲线转换成与ReP的关系曲线。第二节重力沉降CDRe2PCDReP－1（不包含颗粒直径的摩擦数群）由颗粒直径和其他参数，计算摩擦数群。由左图-ReP的关系曲线，查出相应的ReP值。如何由沉降速度计算颗粒直径？由颗粒直径计算沉降速度第二节重力沉降根据ReP的定义反算出ut3.无因次判据K用K判别沉降属于什么区域？层流区：上限是ReP＝2湍流区：下限是ReP为1000第二节重力沉降水处理：平流沉淀池气净化：降尘室三、沉降分离设备第二节重力沉降净化气体净化液体含尘气体含悬浮物液体uilbh沉

6、淀池或降尘室工作过程示意图dc位于沉淀池（降尘室）最高点的颗粒沉降至池底需要的时间为：流体通过沉淀池（降尘室）的时间为:为满足除尘或悬浮物要求，t停t沉即：流体中直径为dc的颗粒完全去除的条件。第二节重力沉降第三节离心沉降一、离心力场中颗粒的沉降分析二、旋流器工作原理三、离心沉降机工作原理本节的主要内容一、离心力场中颗粒的沉降分析r颗粒与流体之间产生相对运动，颗粒还会受到来自流体的阻力（曳力）FD的作用。CD与Re有关第三节离心沉降浮力(向心力)Fb惯性离心力Fc如果这三项力能达到平衡du/dt=0重力沉降沉降方向不是向下，而是向外，即背离旋转中心。由于离心力随旋转半径而变化，致

7、使离心沉降速度也随粒径所处的位置而变。离心沉降速率在数值上远大于重力沉降速率。颗粒在此位置上的离心沉降速度：第三节离心沉降离心加速度与重力加速度的比值（离心分离因素）Kc大小可以人为调节离心沉降分离设备有两种型式：旋流器和离心沉降机旋流器的特点：设备静止，流体在设备中作旋转运行而产生离心作用。Kc一般在几十到数百之间。离心沉降机的特点：装有液体混合物的设备本身高速旋转并带动液体一起旋转，从而产生离心作用。Kc可以高达数十万。第三节离心沉降旋风分离器：用于气