化工原理-沉降.ppt

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1、沉降与过滤第3章存在相界面处于分散状态的物质包围分散相而处于连续状态的物质非均相混合物：分散相连续相混合物：实现混合物分离的目的？机械分离过滤沉降如何实现分离？传质分离均相：非均相：蒸馏、吸收、干燥重力沉降离心沉降（一）沉降分离自由沉降干扰沉降都属于流体绕固体流动的问题一、球形颗粒的自由沉降----重力沉降沉降颗粒的受力情况：重力浮力曳力曳力系数曳力Fd牛顿第二定律曳力加速度=0加速段匀速段自由沉降速度当颗粒和流体确定后，ut主要与ζ有关。曳力系数（1）Re：颗粒运动雷诺数：沉降速度颗粒直径流

2、体密度流体黏度（2）球形度（形状系数）颗粒的表面积与该颗粒体积相等的球的表面积非球形颗粒球形颗粒球形颗粒非球形颗粒Stokes区Allen区Newton区图3-2随Ret及s的变化曲线,p92。（3-12）Stokes区：代入上式：已知：其它区：p931、颗粒的形状2、壁效应3、颗粒浓度4、流体黏度、密度影响重力沉降速度的因素重力沉降速度的计算试差法：假设沉降属于某一流型计算沉降速度核算Re例题：3-1p94Re＜2ut为所求Re>2假设处于阿伦区先假设处于斯托克斯区再计算和判断无因次判据法

3、：计算判据K的值由K值确定沉降所属区域计算ut其它方法简介：摩擦数群法：计算查曲线图找到Ret由Ret计算ut或例：直径为80μm，密度为3000kg/m3的球球形颗粒在25℃的水中自由沉降；①：计算其沉降速度？②：如密度为1600kg/m3的球球形颗粒在25℃的水中以相同速度自由沉降，颗粒的直径应是多少？25℃水ρ=996.9kg/m3，µ=0.8973×10-3Pas分析①三种方法均可计算ut，无因此判据法简便计算无因次数群K值，判别颗粒沉降的流型沉降在层流区。用斯托克斯公式计算沉降速度。分

4、析②知ut，求粒径用摩擦数群法球形颗粒Φs=1查得由重力沉降设备：1．降尘室2．沉降槽3.分级器重点降尘室:依靠重力沉降从气流中分离出固体颗粒的设备ut气流水平通过降尘室速度沉降速度含尘气体净化气体颗粒utu或位于降尘室最高点的颗粒沉降到室底所需的时间：气体通过降尘室的时间：分离条件：降尘室高沉降速度降尘室长气流水平通过降尘室速度整理得降尘室生产能力（流量）降尘室的生产能力只与其沉降面积及颗粒的沉降速度有关，而与降尘室高度H无关。降尘室宽降尘室可设计成扁平式气流流动处于层流区可加挡板组成多级降尘

5、，并能去除更小颗粒多级降尘室用水平隔板分成N层：体积庞大，分离效率低只适用于分离粒度大于50m的粗粒一般作为预除尘使用降尘室特点结构简单流动阻力小多级降尘室的水平隔板数=N-1有关计算：1）理论最小沉降颗粒直径（临界粒径）（斯托克斯区）例3.2多级降尘室的dpc更小沉降槽（增浓器）沉降槽利用重力沉降来提高悬浮液浓度或得到澄清液体的设备。加料分散自由沉降（清液）干扰沉降（增浓）沉降槽具有澄清液体和增浓悬浮液的双重功能三、离心沉降惯性离心力实现的沉降过程离心沉降速度切向速度=rw重力沉降速度也等于

6、Stokes区ur与ut之比离心分离因数Kc是反映离心分离设备的重要指标,一般分离器的Kc为5~2500。同一颗粒，离心力场强度与重力场强度之比：离心沉降设备---旋风分离器切向进入外螺旋向下内螺旋向上工作原理外圆筒内圆筒锥形筒切向入口关风器(防止空气进入)含尘气体固相净化气体外螺旋内螺旋含尘气体从切向入口进入。气体受器壁约束，由上向下作外螺旋运动。颗粒被抛向器壁，气固得以分离。分离器轴线附近区域，形成一低压气芯。在圆锥的底部附近，气流由下向上做内螺旋运动，经上部出口管排出。固相沿内壁落入灰斗适

7、用范围：分离5~200m的颗粒结构简单、效率高；但不适用于分离粘性、腐蚀性、湿含量高的颗粒评价旋风分离器性能的指标1）临界粒径2）压强降（压力损失）停留沉降Stokes区：bD→ui①临界粒径旋风分离器的进气口宽度旋风分离器的进口气速气流的有效旋转圈数临界粒径越小，旋风分离器的分离性能越好。能被完全分离下来的最小颗粒粒径②压强降阻力系数进口速度型号不同，不同；同一结构，尺寸相似，相同进口速度离心力但压降矛盾！实际操作时，进口速度在10~25m/s之间，△P在500~2000Pa之间。其它尺寸与

8、D成一定比例长---增加停留时间细---增加n数并联---处理大流量标准旋风分离器：h=D/2，b=D/4，n=5，ξ=8相关应用：临界粒径、压强降的计算p100例3-3