3.4沉降.ppt

* 目的：流体与固体颗粒分离 原理：利用颗粒与流体之间的密度差， 将固体颗粒从流体中分离出来。 常用方法： (1) 重力沉降(分离较大的颗粒） 例：选矿 3.4 沉 降 (2) 离心沉降 (分离尺寸小的颗粒） 例：气体除尘 3.4.1 重力沉降速度的计算 (1)球形颗粒的自由沉降 自由沉降：容器壁和其它颗粒不影响沉降速度； 干扰沉降：实际颗粒的沉降。 匀速阶段受力分析： 颗粒受力分析 Fe FD Fb 其它条件相同时，小颗粒后沉降。 ◆　影响沉降速度的因素 其它条件相同时，密度大的颗粒先沉降。 ◆　球形颗粒的沉降速度 其它条件相同时，颗粒在空气较在水中易沉降。 ① 颗粒直径 ② 流体密度 ③ 颗粒密度 ② 过渡区 ◆ 沉降速度计算 ③ 湍流区 ① 层流区 问题：沉降速度ut未知，如何判断流型？ 解决方法：试差法 或 判据法（避免试差） 判据法： 将上式代入Rep中，得到： 令 则 (2) 非球形颗粒的沉降速度 处理方法：可先假定为颗粒球形，然后校正。 同样条件下 因此 ReP 颗粒球形度对沉降速度的影响 ut（非球形）/ ut（球形） (3) 不均匀颗粒的沉降速度 粒径不同时，大颗粒沉降速度快，小颗粒沉降速度慢。 除去所有颗粒，应以最小颗粒直径计算ut 。 颗粒分级时，以不同粒度，分别进行计算ut 。 (4) 影响沉降速度的其它因素 ① 干扰沉降------颗粒沉降时彼此影响 ◇ 颗粒浓度对沉降速度的影响 大量颗粒沉降，造成流体反向运动 反向运动速度： 表明： ◇ 流体表观物性的影响 颗粒存在，改变了流体的表观密度和表观粘度。 表观粘度： 表观密度： ③ 液滴或气泡变形 液滴或气泡受曳力变形，影响计算准确性。 ② 流体分子运动的影响 颗粒直径小于 2~3 μm 以下时，抑制重力沉降。 计算干扰沉降速度： ④ 壁效应和端效应 时, 器壁有影响 3.4.2 重力沉降设备 (1) 降尘室 ① 结构及工作原理 入口截面：矩形 随气体的水平流速u； 颗粒沉降速度ut。 降尘室底面积： 含尘气体积流量： 含尘气流通截面积： 颗粒运动速度分解： 集尘斗 气体入口 气体出口 降尘室 含尘气体 净化气体 颗粒 降尘室操作示意图 颗粒的停留时间 颗粒的沉降时间 ② 颗粒分离(沉降)条件 ③ 生产能力 (可处理的尘气体积流量q V) 说明：生产能力由底面积、沉降速度决定，与降尘室高度无关， 多用扁平形状或多层降尘室(层高40-100mm) 含尘气体 净化气体 气体速度的选取： 说明：设计时，以所需分离的最小颗粒为基准 适合于分离直径在75μm以上的粗粒，一般作预除尘用 多层降沉室 清洁气流 含尘气流 挡板 隔板 (2) 沉降槽（增稠器） 利用重力沉降分离悬浮液的设备。 分类：间歇式和连续式 沉降过程： 第一阶段：沉降槽上部，颗粒浓度低，近似自由沉降； 　　第二阶段：沉降槽下部，颗粒浓度大，属于干扰沉降。 沉降速度：通常由实验来确定。 ① 计算沉降槽的截面积 假定颗粒全从沉降槽底部排出，则该截面上流体向上流动速度为： 若该截面处固体颗粒的沉降速度为utm，则应使u ＜ utm，于是得沉降槽的最小截面积为： 注意：A的数值应在进料与底流之间的整个范围内进行计算，选出其中的最大值，再乘以适当的安全系数，作沉降槽的横截面积。 ② 计算沉降槽的高度 沉降槽的总高度=压紧区高度+其它区域的高度(1~2m) 压紧区高度：依据压紧时间来决定，压紧时间一般由间歇试验 来确定。 压紧区高度计算式为： 注意：按上式计算出的压紧区高度，通常需附加75%的安全量。 3.4.3 离心沉降速度的计算 (1) 离心沉降速度 计算方法：同重力场，重力→离心力； 离心沉降速度ur：随颗粒旋转半径 r 变化 。 层流Stokes 区： (2) 衡量离心分离性能的指标 离心分离因数: 说明: 评价离心分离设备的重要指标 KC越大，分离效能越高。 3.4.4 离心沉降设备 工业上应用的两种型式：旋流器和离心沉降机。 旋流器：设备静止，流体旋转运动； 离心沉降机：设备本身