青海大学非均相物系课件第4章第2节离心沉降详解.ppt

2017-4-10 第四章 非均相物系的分离 一、离心沉降速度 二、旋风分离器操作原理 三、旋风分离器的性能 四、旋风分离器的结构型式与选用 五、旋液分离器 第二节 离心沉降 2017-4-10 离心沉降： 依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程 适于分离两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。 2017-4-10 一、离心沉降速度 1、离心沉降速度ur 惯性离心力= 向心力= 阻力= 三力达到平衡，则： 2017-4-10 平衡时颗粒在径向上相对于流体的运动速度ur便是此位置上的离心沉降速度。 2017-4-10 2、离心沉降速度与重力沉降速度的比较 表达式：重力沉降速度公式中的重力加速度改为离心加速度 数值：重力沉降速度基本上为定值 离心沉降速度为绝对速度在径向上的分量，随颗粒在 离心力场中的位置而变。 对照重力场 离心沉降速度 2017-4-10 阻力系数 ：层流时 同一颗粒在同一种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值为 ： 比值Kc就是粒子所在位置上的惯性离心力场强度与重力场强度之比称为离心分离因数。 例如；当旋转半径R=0.4m，切向速度uT=20m/s时，求分离因数。 2017-4-10 重力加速度g ut2/R 指向地心 沿旋转半径从中心指向外周 Fg=mg 惯性离心力场与重力场的区别 2017-4-10 二、旋风分离器 利用惯性离心力从气流中分离出尘粒的设备 2017-4-10 旋风分离器的结构及操作原理 2017-4-10 压力分布：从筒壁往中心逐渐降压到达气芯处可降至负压。故易在灰口产生漏风，使效率下降，必须采取密封。 旋风分离器 结构与操作：气体进口速度15~25 m/s 最小分离粒径约5μm。 特 点：流动阻力大（40-80mmH2O ） 、易磨损、效率70~90%。 不适于：黏性粉尘、含湿量高粉尘、腐蚀性粉尘 2017-4-10 三、旋风分离器的性能 1、气体处理量 旋风分离器的处理量由入口的气速决定，入口气体流量是旋风分离器最主要的操作参数。一般入口气速ui在15～25m/s。 旋风分离器的处理量 旋风分离器性能的主要操作参数为气体处理量，分离效率和气体通过旋风分离器的压强降。 2017-4-10 2、临界粒径 判断旋风分离器分离效率高低的重要依据是临界粒径。 临界粒径 ： 理论上在旋风分离器中能完全分离下来的最小颗粒直径。 1） 临界粒径的计算式 a) 进入旋风分离器的气流严格按照螺 旋形路线作等速运动，且切线速度 恒定，等于进口气速uT=ui； b) 颗粒沉降过程中所穿过的气流厚度为进气口宽度B 2017-4-10 ∵ρρS，故ρ可略去，而旋转半径R可取平均值Rm，并用进口速度ui代替uT。 气流中颗粒的离心沉降速度为： 颗粒到达器壁所需要的时间： 停留时间为： 对某尺寸的颗粒所需的沉降时间θt恰好等于停留时间θ，该颗粒就是理论上能被完全分离下来的最小颗粒，用dc表示这种颗粒的直径，即临界粒径 。 2017-4-10 ——临界粒径的表达式 2）临界粒径的影响因素 即临界粒径随分离器尺寸的增大而增大。分离效率随分离器尺寸的增大而减小。 c) 入口气速ui愈大，dc愈小，效率愈高。 b) N↑→dc↓ d)ρS ↑→dc↓ 细长形有利 2017-4-10 一般旋风分离器是以圆筒直径D为参数，其它尺寸都与D成一定比例。Ne的数值一般为0.5～3.0，对标准旋风分离器，可取Ne=5。 增加旋风分离器尺寸虽然可以加大处理量，但是会导致其临界粒径的降低，因此一般不采用。 2017-4-10 3、分离效率 分离效率 总效率ηo 进入旋风分离器的全部粉尘中被分离下来的粉尘的质量分率 粒级效率ηpi 进入旋风分离器的粒径为di的颗粒被分离下来的质量分率 2017-4-10 粒级效率ηpi与颗粒直径di 的对应关系可通过实测得到，称为粒级效率曲线。 如图，临界粒径约为10μm。理论上，凡直径大于10μm的颗粒，其粒级效率都应为100%而小于10μm的颗粒，粒级效率都应为零，图中折线obcd。 2017-4-10 实测的粒级效率曲线，直径小于10μm的颗粒，也有可观的分离效果，而直径大于dc的颗粒，还有部分未被分离下来 直径小于dc的颗粒中 有些在旋风分离器进口处已很靠近壁面，在停留时间内能够达到壁面上 有些在器内聚结成了