沉降分离原理和方法.doc

第二节 沉降分离原理及方法 3.2.1 重力沉降 一、球形颗粒的自由沉降 工业上沉降操作所处理的颗粒甚小，因而颗粒与流体间的接触表面相对甚大，故阻力速度增长很快,可在短暂时间内与颗粒所受到的净重力达到平衡，所以重力沉降过程中，加速度阶段常可忽略不计。 或 当颗粒开始沉降的瞬间： 因为 最大 当 ——沉降速度“终端速度” 推导得 式中：——球形颗粒的自由沉降速度，; ——颗粒直径，; ——颗粒密度，; ——流体密度，; ——重力加速度; ——阻力系数，无因次， ——球形度 综合实验结果，上式为表面光滑的球形颗粒在流体中的自由沉降公式。 滞留区 斯托克斯公式 过渡区 艾仑公式 湍流区 牛顿公式 该计算公式（自由沉降公式）有两个条件： 1.容器的尺寸要远远大于颗粒尺寸（譬如100倍以上）否则器壁会对颗粒的沉降有显著的阻滞作用，（自由沉降—是指任一颗粒的沉降不因流体中存在其他颗粒而受到干扰。自由沉降发生在流体中颗粒稀松的情况下，否则颗粒之间便会发生相互影响，使沉降的速度不同于自由沉降速度，这时的沉降称为干扰沉降。干扰沉降多发生在液态非均相系的沉降过程中。） 2.颗粒不可过分细微，否则由于流体分子的碰撞将使颗粒发生布朗运动。 二、非球形颗粒的自由沉降 球面积公式 —半径; —与颗粒体积相等的一个圆球的表面积; —颗粒的表面积 。 -颗粒体积; —颗粒当量直径。 以判断流型后选计算式，先确定流型求出计算出检验是否符合假设。 2、摩擦数群法 使及坐标之一变成的已知数群 解得 又 令与相乘可消去 查~~~图 求 另也可用 消去颗粒直径 ~~~ 四、重力沉降设备 1、降尘室： 令　—降尘室长度[m];　　　　 H—降尘室高度[m];　 b—降尘室宽度[m];　　 —颗粒沉降速度[m/s];　 u—气体在降尘室内水平通过的速度[m/s];　 颗粒沉降时间：，　气体通过时间： 颗粒被分离出来的条件：　即 令：－。 气体水平流速：，代入 　或　 注意；１、 按需要完全分离下来的最小颗粒计算。 　　　２、 应保证气体流动雷诺准数处于滞流区。 2、悬浮液的沉聚过程 悬浮液的沉聚过程；属重力沉降，在沉降槽中进行。固体颗粒在液体中的沉降过程，大多属于干扰沉降。比固体颗粒在气体中自由沉降阻力大。随着沉聚过程的进行，Ａ，Ｄ两区逐渐扩大，Ｂ区这时逐渐缩小至消失。在沉降开始后的一段时间内，Ａ，Ｂ两区之间的界面以等速向下移动，直至Ｂ区消失时与Ｃ区的上界面重合为止。此阶段中ＡＢ界面向下移动的速度即为该浓度悬浮液中颗粒的表观沉降速度。表观沉降速度不同于颗粒的沉降速度，因为它是颗粒相对于器壁的速度，而不是颗粒相对于流体的速度。 　 等浓度Ｂ区消失后，ＡＣ界面以逐渐变小的速度下降，直至Ｃ区消失，此时在清液区与沉聚区之间形成一层清晰的界面，即达到“临界沉降点”,此后便属于沉聚区的压紧过程。Ｄ区又称为压紧区，压紧过程所需时间往往占沉聚过程的绝大部分。 通过间歇沉降实验，可以获得表观沉降速度与悬浮液浓度及沉渣浓度与压紧时间的二组对应关系数据，作为沉降槽设计的依据。 运动与静止的相对性:自然界中所有物质都是运动的，我们平时所说的运动与静止都是相对于不动的物体（参照物）而说的，物体相对于参照物发生位置的变化叫运动，不发生位置变化的叫静止，由于参照物不同，观察同一物体的运动状态也不同。因此运动与静止只有相对的意义。 沉降槽的构造与操作 沉降槽分为间歇式和连续式两种： (1) 间歇式；需处理的悬浮液料浆送入槽内，静置足够时间后，即由上部抽出清液而由底口排出稠厚的沉渣。 (2) 连续式：（沉降槽的直径几米至几百米）。 底流：排出的稠浆称为底流。 连续沉降槽的计算 (1) 沉降槽的面积 以加料口为界,加料口以上为澄清区,以下为增浓区。清液上行至溢流口流出,颗粒与液体一块下行至增浓区,进行沉聚过程。 若进入连续沉降槽,料浆体积流量为，其中固相体积分率为，底流中固相体积分率为则：底流中固相体积流量， （因为稳定操作,各个不同深度处浓度是恒定的，所以料浆中固相体积流量必须等于底流中固相体积流量。化工生产是稳定的,各个车间工段的设备均是稳定的。即: 料浆中固相体积流量必须等于底流中固相体积流量）。 底流中体积流量 底流中 令增稠段各个横截面必须有一个总体下行速度 总体 总体下行即: 指底