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其他单元操作技术 知识目标：化工生产中的原料、半成品、排放的废物等大多为混合物，为了进行加工、得到纯度较高的产品以及环保的需要等，常常要对混合物进行分离。非均相物系分离的目的：满足对连续相或分散相进一步加工的需要。如从悬浮液中分离出碳酸氢氨。 回收有价值的物质。如由旋风分离器分离出最终产品。 除去对下一工序有害的物质。如气体在进压缩机前，必须除去其中的液滴或固体颗粒，在离开压缩机后也要除去油沫或水沫。 减少对环境的污染。根据颗粒在沉降过程中是否受到其它粒子、流体运动及器壁的影响，可将沉降分为自由沉降和干扰沉降。颗粒在沉降过程中不受周围颗粒、流体及器壁影响的沉降称为自由沉降，否则称为干扰沉降。颗粒的沉降可分为两个阶段：加速沉降阶段和恒速沉降阶段。对于细小颗粒，沉降的加速阶段很短，加速沉降阶段沉降的距离也很短。因此，加速沉降阶段可以忽略，近似认为颗粒始终以ut恒速沉降，此速度称为颗粒的沉降速度，对于自由沉降，则称为自由沉降速度。 将直径为d，密度为ρs的光滑球形颗粒置于密度为ρ的静止流体中，由于所受重力的差异，颗粒将在流体中降落。在垂直方向上，颗粒将受到3个力的作用，即向下的重力Fg，向上的浮力Fb和与颗粒运动方向相反的阻力Fd。对于一定的颗粒与流体，重力、浮力恒定不变，阻力则随颗粒的降落速度而变。当降落速度增至某一值时，三力达到平衡，即合力为零。此时，加速度等于零，颗粒便以恒定速度ut 继续下降式中?ut——自由沉降速度，m/s。 在上式中，阻力系数是颗粒与流体相对运动时的雷诺数的函数，即：ζ＝f(Ret)。 沉降速度不仅与雷诺数有关，还与颗粒的球形度有关。人们通过大量的实验找到了各种情况时ζ与Ret的经验公式，对于球形颗粒有 层流区??10-4Ret≤2??????????过渡区??2 Ret≤103?????????湍流区??103≤Ret2×105??????要计算沉降速度ut，必须先确定沉降区域，但由于ut待求，则Ret未知，沉降区域无法确定。为此，需采用试差法，先假设颗粒处于某一沉降区域，按该区公式求得ut，然后算出Ret，如果在所设范围内，则计算结果有效；否则，需另选一区域重新计算，直至算得Ret与所设范围相符为止。由于沉降操作中所处理的颗粒一般粒径较小，沉降过程大多属于层流区，因此，进行试差时，通常先假设在层流区。 实际沉降及其影响因素颗粒在沉降过程中将受到周围颗粒、流体、器壁等因素的影响，一般来说，实际沉降速度小于自由沉降速度。实际沉降速度的主要影响以下几个方面实际沉降速度的影响因素因素实际沉降速度的影响颗粒含量颗粒含量较大，周围颗粒的存在和运动将改变原来单个颗粒的沉降，使颗粒的沉降速度较自由沉降时小颗粒形状对于同种颗粒，球形颗粒的沉降速度要大于非球形颗粒的沉降速度颗粒大小粒径越大，沉降速度越大，越容易分离。如果颗粒大小不一，大颗粒将对小颗粒产生撞击，其结果是大颗粒的沉降速度减小而对沉降起控制作用的小颗粒的沉降速度加快，甚至因撞击导致颗粒聚集而进一步加快沉降流体性质流体与颗粒的密度差越大，沉降速度越大；流体粘度越大，沉降速度越小，对于高温含尘气体的沉降，通常需先散热降温，以便获得更好的沉降效果流体流动对颗粒的沉降产生干扰，为了减少干扰，进行沉降时要尽可能控制流体流动处于稳定的低速器壁器壁的干扰主要有两个方面：一是摩擦干扰，使颗粒的沉降速度下降；二是吸附干扰，使颗粒的沉降距离缩短需要指出的是，为简化计算，实际沉降可近似按自由沉降处理，由此引起的误差在工程上是可以接受的。只有当颗粒含量很大时，才需要考虑颗粒之间的相互干扰。 降尘室 含尘气体沿水平方向缓慢通过降尘室，气流中的颗粒除了与气体一样具有水平速度u外，受重力作用，还具有向下的沉降速度ut。设含尘气体的流量为qv（m3/s），降尘室的高为H，长为L，宽为B，三者的单位均为m。若气流在整个流动截面上分布均匀，则流体在降尘室的平均停留时间为： 若要使气流中直径大于等于d的颗粒全部除去，则需在气流离开设备前，使直径为d的颗粒全部沉降至器底。气流中位于降尘室顶部的颗粒沉降至底部所需时间最长，因此，沉降所需时间θt应以顶部颗粒计算。 很显然，要达到沉降要求，停留时间必须大于至少等于沉降时间，即θ≥θt，亦即： 整理得?????????????????? 即??????????????????????? （6-8） 由上式可知，降尘室的生产能力（达到一定沉降要求单位时间所能处理的含尘气体量）只取决于降尘室的沉降面积（BL），而与其高度（H）无关。因此，降尘室一般都设计成扁平形状，或设置多层水平隔板称为多层降尘室。但必须注意控制气流的速度不能过大，一般应使气流速度1.5m/s，以免干扰颗粒的