化工单元操作任务二.ppt

任务二 离心沉降 任课教师：赵佩 复习内容： 自由沉降 干扰沉降 重力沉降速度的计算 影响重力沉降速度的因素 重力沉降设备 任务二 离心沉降 离心沉降速度 分离因数 离心沉降设备 推导过程： 依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程叫作离心沉降。 1、旋风分离器临界粒径： 是判断旋风分离器分离效率高低的重要依据。 5-75μm的粒子。 特点：结构简单， 价格低廉， 性能稳定。 2、旋液分离器 旋风分离器相比，旋液分离器的特点是(1)形状细长，直径小，圆锥部分长，以利于颗粒的分离；(2)中心经常有一个处于负压的气柱，有利于提高分离效果。旋液分离器中颗粒沿壁面高速运动，磨损严重，一般采用耐磨材料制造。 3、沉降离心机 （1）工作原理：利用机械带动液体旋转，分离非 均相混合物的设备。 （2）种类：立式、卧式；间歇式、连续式； 人工卸料式、螺旋卸料式、刮刀卸料式。 （3）管式分离机、螺旋卸料沉降离心机 ① 构造及工作原理 构造：上部一圆筒，下部一圆锥， 内有气管，气体切向入口 含尘气体切向进入旋风分离器，旋转过程中，颗粒在离心力的作用下被抛向器壁，与器壁撞击失去能量而落入锥底后，由排灰口排出。净化后的气体由顶部排气管排出。 ② 压力分布 器壁附近：最高。 中心处 ：最低。 出灰口：密封性能好，不易漏入气体。 3、旋风分离计算举例 【例2-1】 某含尘空气中微粒的密度为1500 kg ，温度70℃，常 压下流量1200 。现采用筒体直径400mm的标准旋风分离器 进行除尘，试求能分离出尘粒的最小直径。 * * 与颗粒在重力场中相似，颗粒在离心力场中也受到三个力的作用，即 惯性离心力 Fc、向心力 Fb、 阻力 Fd 当三力平衡时，颗粒在径向上相对于流体的速度即为颗粒在此位置上的离心沉降速度ur。 ，其中uT为入口流体的切向速度。 一、离心沉降速度 惯性离心力＝ 向心力＝ 阻力＝ － － ＝0 解得离心沉降速度为： ……………（Ⅵ） ， 代入式（Ⅵ）得： ………………（Ⅶ） 同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值 ，称为分离因数 二、离心分离因数 离心分离因数Kc是离心分离设备的重要性能指标，Kc值愈高，离心沉降效果愈好。如高速管式离心机， Kc可高达数十万。 三、离心沉降设备 悬浮液从圆筒上部的切向进口进入器内，旋转向下流动。 工作过程： 液流中的颗粒受离心力作用，沉降到器壁，并随液流下降到锥形底的出口，成为较稠的悬浮液而排出，称为底流。 澄清的液体或含有较小较轻颗粒的液体，则形成向上的内旋流，经上部中心管从顶部溢流管排出，称为溢流。 液体的粘度约为气体的50倍，液体的(ρp-ρ)比气体的小，悬浮液的进口速度也比含尘气体的小，所以同样大小和密度的颗粒， 沉降速度远小于含尘气体在旋风分离器中的沉降速度。 要达到同样的临界粒径要求，则旋液分离器的直径要比旋风分离器小很多。 特点 旋液分离器的圆筒直径一般为75～300mm。 悬浮液进口速度一般为5～15m/s。 压力损失约为50～200kPa。 分离的颗粒直径约为10～40?m。 主要技术参数 （一）旋风分离器 旋风分离器实物图 ③ 分离效率 a、总效率 b、粒级效率 其中C为颗粒的质量浓度，g/m3 c、两者关系 xi为质量分数。 可评价操作效果 主要性能指标之一 ④ 压降 是评价旋风分离器的性能好坏的重要指标。 压降是由气体流经器内时的膨胀、压缩、旋转、转向及对器壁的摩擦而消耗的能量，动力消耗，及工艺条件所限制。 范围 500～2000Pa。 其中：ζ：阻力系数，对标准旋风分离器， ζ= 8.0。 旋风分离器能够分离出的最小颗粒直径称为临界粒径。 ⑤ 临界粒径dc dc＝5～75μm ⑥ 特点 结构简单，紧凑，体积小，可以并联操作。 分离效率高。 阻力损失大，易磨损。 相关理论尚不完善，不能准确计算η及进行设计。 标准旋风分离器的尺寸 H1 H2 S B D D1 h ui 图2-1 标准型旋风分离器 （1）临界粒径 ——旋转平均半径，m 颗粒到达器壁的时间： 令气流的有效旋转圈数为气流在器内停留时间 ≤ 得 ui——进口气流的流速，m/s B——入口宽度(沉降距离)，m Ne ——气流旋转的圈数。 计算时通常取Ne =5。 解：应用式