第四章沉降1.ppt

重力沉降：在地球引力作用下而发生的沉降分离过程称为重力沉降。 一、重力沉降速度 （一）、球形颗粒的自由沉降 1.自由沉降 单个颗粒或互不接触和碰撞的颗粒群在流体中的沉降过程称为自由沉降。 颗粒沉降的必要条件： ①、ρs ρ流体 ② 、流体静止 2.受力分析 ①重力： 直径为d的球形颗粒受 到的重力为： Fg=mg= ； 其中ρs为颗粒密度。 ②、浮力： 当流体处于重力场中时，颗粒 受到的浮力等于： ③、阻力 Fd= 3、重力沉降速度 根据牛顿第二定律： 重力-浮力-阻力=颗粒质量×加速度 当加速度为零时颗粒便作均速运动，此时的速度称为沉降速度,用ut表示。 上式的应用条件： ①颗粒为球形； ②颗粒沉降时彼此相距较远，互不干扰；③容器壁对沉降的阻滞作用可以忽略不计； ④ 颗粒直径不能小到受流体分子运动的影响。 （二）阻力系数 1.球形度Φ 2 .Re=dutρ/μ 3、不同区域的ζ值和沉降速度计算式 1）层流区（ 斯托克斯（Stokes）定律区）, 2）、过渡区（ ， 称为Allen区） 3）湍流区 （三）沉降速度的计算 1、已知颗粒直径d计算ut，用试差法; 2、已知沉降速度ut求颗粒直径d; 　　　 二、降尘室:利用重力沉降原理将颗粒从气流中分离出来的设备。 1.工作原理： 2. 最大生产能力： 2)颗粒被除去的条件: 　　某一粒径的粒子能100%被除去的条件是其从室顶沉降到室底所需要的时间τt小于气流在室内的停留时间τ. 因此，将高度较小的多个单层降尘室 重迭起来，构成多层降尘室，可以增加生产能力。 4.临界粒径 某降尘器能够去除的最小颗粒直径即为临界粒径，用dc表示。对于单层降尘器，临界沉降速度为： 若颗粒沉降位于层流区，则有： （4）降尘器的优缺点 ①结构简单，阻力小； ②体积大，效率低； ③只能分离直径大于50μm的粒子，约为头发丝直径的一半左右（一根头发丝的直径平均约为80μm） 。 解题思路： 1）、要求某颗粒能够被完全沉淀下来，理论上必须满足τ=τt.而满足此条件的粒径称为临界粒径，故可以用下式计算： 2)、对于小于临界粒径的颗粒，回收率等于： 三、沉降槽 适用于：含固体颗粒较少，且处理量大的悬浮液。 一、沉降速度和分离因素 在离心力场中颗粒将与流体在离心力方向上作相对运动：　 1、惯性离心力（类似于重力）: 2、向心力（类似于重力场中浮力，方向为沿半径指向旋转中心）： 3、阻力（方向为沿半径指向旋转中心）： 4、离心沉降速度 5、阻力系数ζ (与重力沉降计算时相同)： 若为层流，则ζ=24/Re: 应用：小颗粒沉降。 小颗粒沉降一般位于斯托克斯区。 6、离心分离因素 同一颗粒在同一流体中的离心沉降速度与重力沉降速度之比，称为离心分离因素。 二、离心沉降设备 1、旋风分离器 （1）构造与工作原理： 旋风分离器是利用离心沉降原理从气流中分离出颗粒的设备。人类是从自然界的旋风得到的启示。 ①构造 ：对于标准形旋风分离器，只要规定出其中一个主要尺寸，如圆筒直径D或进气口宽度B，则其它各部分的尺寸亦确定。 ②、旋风分离器工作原理 适用范围：去除气流中＞5μm的颗粒 （2）旋风分离器的主要性能指标 ①临界粒径：能被完全分离除去的最小颗粒直径，用于衡量旋风分离器的效率。 临界粒径可以粗略地用下式计算： 影响dc的因素： ① 颗粒性质，②气体性质，③旋风分离器的结构（如直径D），④处理量。 处理量越大(ui越大)、颗粒密度越大、进口越窄、长径比越大（Ne越大），则临界直径越小，或者说越容易分离。 ②分离效率 A、总效率： B、粒级效率 ③分割粒径（d50）：若含尘气体中某直径颗粒能够被去除50%，则该颗粒的直径称为分割粒径，用 d50表示。对于标准型旋风分离器 ： ④由d50计算粒级效率ηp: ⑤总效率与粒级效率的关系： ⑥压降： 引起原因： A.摩擦阻力， B.局部阻力， C.气体旋转运动所产生的能量损失。 2、旋液分离器（自学） ①用途：旋液分离器