化工原理(上)课程教学演示文稿二.ppt

PowerPoint Template 模块二：非均相物系分离及设备 模块二：非均相物系分离及设备 非均相物系分离在工业上应用 2、非球形颗粒 颗粒群的特性 二、颗粒沉降 三、重力沉降及设备 沉降速度： 阻力系数ζ 将阻力系数的计算式代入，得到不同颗粒雷诺数范围内ut的计算式： 影响沉降的因素 沉降速度的计算 例： 一、重力沉降设备 沉降室的生产能力 注意： 1、Vmax=BLut中，ut应根据需要分离下来的最小微粒计算； 2、u不能过高，以免使已沉降的微粒重新飞扬。 3、特点：降尘室结构简单，阻力小，但体积大，实际净制气体的程度低，只适用于分离直径在75μm以上的粗粒，一般作预除尘器使用。 例: 例 （1）悬浮液连续送入，底流由耙集拢后由泄渣口排出，溢流由溢流槽连续流出。 （2）可用于增稠悬浮液，也可澄清液体 （3） 产量与质量： 清液产量取决于增稠器的面积（即直径）——VS=blut 稠浆浓度与微粒在器内停留而被压紧的时间有关 （4）tr≧ts=H/ut，微粒停留时间取决于进口管以下增稠器的深度H （5）适用场所：处理量大、浓度不高、微粒不太细微的悬浮液 （6）特点：设备构造简单，处理量大，操作连续化、机械化，但设备庞大 （7）生产上为了使设备紧凑、节省地面，将3、5个增稠器垂直叠放，各自单独操作，共用中心转轴。 二、离心沉降及设备 离心分离因子 三、离心分离设备 几点假设： 3）旋风分离器的分离效率 4）旋风分离器的阻力损失 5）旋风分离器的结构和形式 6）旋风分离器的优缺点 2、旋液分离器 1、过滤方式 2、过滤介质 堆积介质 多孔性陶瓷板 多孔性塑料板 多孔性金属陶瓷板或管（由金属粉末烧结而成） 特点：能截流小到1——3μm的固体微粒。 悬浮液中固体微粒的含量及粒度 介质所能承受的温度及其化学稳定性、机械强度等 3、滤饼的压缩性和助滤剂 常用助滤剂 硅藻土：使用最广，其形成的滤饼空隙率可达85﹪ 珠光粉 碳粉 纤维粉末 石棉 5、过滤阻力 过滤操作刚开始时，阻力只是过滤介质的阻力 随着过滤过程的进行，阻力为过滤介质阻力与滤渣阻力之和 当滤饼层沉积到相当厚度时，过滤介质阻力可忽略 当滤饼增厚到阻力太大时，应将滤饼除去再过滤 滤饼 微粒 ，则阻力 根据恒压过滤方程，测两个时间t1、t2的滤液体积V1、 V2，联立方程组即可估算其值。 1、假设气体速度恒定，且等于进口气速ui； 2、假设颗粒沉降过程中所穿过的气流的最大厚度等于进气口宽度B； 3、假设颗粒沉降服从斯托克斯公式。 各式中：ui—含尘气体进口速度；Rm—颗粒平均旋转半径；B—旋风分离器进口宽度；N—气体的旋转圈数（标准旋风分离器N取为5） 减小旋风分离器直径 降低旋风分离器的操作温度 提高操作流速 增大颗粒密度 改变旋风分离器类型，增大有效圈数 dc减小，分离效果更好，但有些因素有双重影响 提高分离效果的措施 分离效率是衡量气流在旋风分离器内净化程度的指标。 总效率：被旋风分离器除掉的总的颗粒质量占进口含尘气体中全部颗粒质量的分率 c1、c2 分别为进、出口气体中颗粒的质量浓度(g/cm3)。 通常工业上用总效率表示旋风分离器的效率。 分效率（粒级效率）：入口气体中某一粒级di的颗粒被旋风分离器除掉的分率 ci1、 ci2 分别为进、出口气体中平均粒径为 di 的颗粒的质量浓度。 xi 为进口气体中粒径为 di 的颗粒的质量分率。 旋风分离器的特点：流量大、压头低。 (1) 气体的膨胀或压缩引起的不可逆机械能损失； (2) 消耗于气流旋转的加速度损失； (3) 摩擦阻力损失以及各个部位的局部阻力损失等。 有理论或半理论式，但工程上主要采用经验公式： 阻力系数 ? 主要由旋风分离器的结构决定。同一结构型式、不论其尺寸大小，阻力系数 ? 接近定值。常用型号的旋风分离器 ? 值在 5.0～8.0 之间； 入口气速?，分离效率?，但阻力??，不经济。 压降一般控制在 0.5~2kPa 左右(入口气速 15～25m/s)，采取缩小直径、多台并联的方式满足分离效率与大气量的要求。 为提高旋风分离器的分离效率和降低压强降，在旋风分离器的设计时主要考虑以下两方面： 1) 采用细而长的器身 2) 减小涡流的影响 3）采用带有旁路分离室或采用异形进气管的旋风分离器可以改善上涡流的影响 优点：构造简单，没有运动部件； 操作不受温度、压力限制； 可分离出小到5μm的微粒。 缺点：气体在器内流动阻力大，微粒对器壁有较严重的机械磨损； 对气体流量的变动敏感； 细粒子的灰尘不能充分除净。 （1）定义：旋液分离器是一种利用惯性离心力的作用，分离以液体为主的悬浮液或乳浊液的设备。 （2）结构