环境工程原理第06章沉降.ppt

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1、第二篇分离过程原理教学要求：1.要求掌握机械分离和传质分离的基本原理2.能够进行分离工艺过程的基本计算在环境污染防治领域，对水体、空气、土壤进行净化以及从固体废弃物中回收有用物质都涉及混合物分离问题。分离就是将污染物与污染介质或其他污染物分离，达到去除污染物或回收利用的目的。第II篇分离过程原理混合物的分类均相混合物：物系内部物料性质均匀且不存在相界面。如：溶液、混合气体非均相混合物：物系内部有两相界面,且界面两侧的物料性质截然不同。气态非均相物系：含尘气体，含雾气体。液态非均相物系：悬浮液、乳

2、浊液。分离方法机械分离过程：以力（重力、离心力、压差、电磁力）的作用引起颗粒或流体整体运动的分离方法，分离对象为非均相混合物。传质分离：依靠物质的分子运动（包括分子扩散与涡流扩散）实现混合物中各组分的分离方法，分离对象为均相混合物。第II篇分离过程原理非均相物系分散相：(分散物质)处于分散状态的物质。如：分散在流体中的固体颗粒、液滴或气泡连续相：(分散相介质)包围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第六章沉降第七章过滤第八章吸收第九章吸附第十章其他

3、分离过程第II篇分离过程原理本篇主要内容第六章沉降第一节沉降分离的基本概念第二节重力沉降第三节离心沉降第四节其他沉降本章主要内容第一节沉降分离的基本概念一、沉降分离的原理二、流体阻力与阻力系数主要内容一、沉降分离的原理（看书p208—2分钟）1、沉降分离的一般原理：将含有颗粒物的流体(水或气体)置于某种力场(重力场、离心力场、电场或惯性场等)中，使颗粒物与连续相流体发生相对运动，沉降到器壁、器底或其他沉积表面，从而实现颗粒物与流体分离。2、沉降类型沉降类型作用力特征重力离心力电场力惯性力热运动沉

4、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）的分离重力沉降离心沉降电沉降惯性沉降扩散沉降二、单颗粒的几何特性参数比表面积(单位体积颗粒具有的表面积)1、形状规则的球形颗粒：体积表面积式中：dp――球形颗粒直径，m；A――球形颗粒表面积，m2；Vp――球形颗粒体积，m3；a――颗粒比表面积，m2/m3。非球形颗粒用两个参数确定其特性，即球形度和当量直径。2、形状不规则的颗粒：(1)颗粒的当量直径工

5、程中常将非球形颗粒以某种“当量”的球形颗粒来代替，使非球形颗粒的某种特性与球形颗粒等效，这种颗粒的直径为当量直径，当量直径表示非球形颗粒的大小。等体积当量直径等表面积当量直径等比表面积当量直径颗粒的球形度又称形状系数，表示颗粒形状与球形的差异。定义:与该颗粒体积相等的球体表面积除以颗粒的表面积，(2)球形度(3)非球形颗粒的特性三、流体阻力与阻力系数某一颗粒在不可压缩连续流体中运动，受到流体的阻力，该阻力由两部分组成：形状阻力和摩擦阻力。流体阻力方向与颗粒物运动方向相反，其大小与流体和颗粒物之间

6、的相对运动速度u、流体密度、黏度以及颗粒大小、形状有关。球形颗粒的流体阻力方程：颗粒的雷诺数AP：颗粒的投影面积CD：阻力系数，雷诺数的函数。(1)简述沉降分离的原理、类型和各类型的主要特征。(2)简要说明环境工程领域哪些处理单元涉及沉降分离过程。(3)颗粒和流体的哪些性质会影响到颗粒所受到的流体阻力，怎么影响。本节思考题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、沉降分离设备主要内容第二节重力沉降掌握重力沉降速度的计算方法和重力沉降分离设备的结构与工作原理。一、

7、重力场中颗粒的沉降过程设球形颗粒粒径为dP、密度ρp；流体密度ρ重力沉降——利用分散物质与分散介质的密度差浮力Fb重力Fg阻力FD颗粒沉降的瞬间，阻力FD为0；沉降后，阻力随速度的增加而增大，速度达到某一值ut时，阻力、浮力与重力平衡，F=0，颗粒做匀速沉降运动。1．沉降速度2．阻力系数ut—颗粒终端沉降速度根据实验，阻力系数与雷诺数的关系如图所示。层流区：---斯托克斯阻力定律斯托克斯定律区CD-Re关系曲线CDRe层流区过渡区湍流区过渡区：湍流区：艾仑定律区牛顿定律区3、颗粒的沉降速度球形颗

8、粒在相应各区的沉降速度公式，即层流区：过渡区：湍流区：---斯托克斯公式---艾伦公式---牛顿公式对一定流体体系，颗粒沉降速度只与粒径有关。根据颗粒粒径求沉降速度，也可根据沉降速度求颗粒粒径二、沉降速度的计算1、试差法在给定介质中颗粒沉降速度可用以下计算方法：假设沉降属层流区utRepRep≤2ut为所求Rep＞2艾伦公式求ut判断……公式适用为止2、摩擦数群法CD与ReP关系曲线中，由于两坐标都含有未知数ut，进行适当转换，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。由颗粒直