颗粒的沉降与流态化.ppt

5.颗粒的沉降和流态化 5.1 概述 5.2颗粒的沉降运动 5.3沉降分离设备 5.4固体流态化技术 5.5气力输送 CLP型CLP型采用蜗壳式进口，进气口位置较低且带有旁路分离室。根据器体及分离室的形状不同，又分为A型和B型。图示为CLP/B型。含尘气体进入分离器后即分成上、下两股旋流，较大的颗粒随旋转向下的主气流运动，达到筒壁落下；细微尘粒则由一小股旋转向上的气流带到顶部，在筒盖下面形成强烈旋转的灰尘环，促进细微尘粒的聚结，然后由气流携带经旁路分离室下行，沿切向进入主体下部，粉尘沿壁面落入灰斗，气体则与内部主气流汇合。 2 离心机 利用惯性离心力分离非均相混合物的机械，除了旋风（液）分离器外，更重要的的是离心机。离心机分离的混合物中至少有一种是液体，即为悬浮液或乳浊液。它与旋风（液）分离器的主要区别在于离心机是由设备（转鼓）本身旋转产生的离心力，而旋风（液）分离器则是由被分离的混合物以切线方向进入设备而引起。 离心机的主要部件是一个载着物料以高速旋转的转鼓，产生的应力很大。离心机由于可产生很大的离心力，故可以分离出容易用一般过滤方法不能除去的小颗粒，又可以分离包含两种密度不同的液体的混合物。离心机的分离因数也很大，例如悬浮液用过滤方法处理若需1小时，用离心分离只需几分钟，而且可以得到比较干的固体渣。 离心机转鼓直径越大、转速越大，离心力就越大，分离因数a越大。(对照：旋风分离器直径小，则分离性能好) 离心机按离心力的大小可分为：常速（a3000 一般600~1200）、高速(a=3000~50000)和超速离心机a50000)。 按分离方式分为： 过滤式离心机：鼓壁上开孔，覆以滤布，悬浮液注入其中随之旋转。液体受离心力后穿过滤布及鼓壁上的小孔排出，而固体颗粒则截留在滤布上。（三足离心机） 用于乳浊液的分离。非均相混合物被鼓带动旋转时，密度大的趋向器壁运动，密度小的集中在中央，分别从靠近外周和位于中央的溢流口流出。(管式高速离心机) 沉降式离心机：鼓壁上无孔，悬浮液中颗粒直径很小而浓度不大，则沉降到鼓壁上到一定厚度之后将其取出，清夜则常从鼓的上方的开口溢流而出。（转鼓式离心机） * 5.1 概述 在流体与颗粒组成的非均相物系中，考察流体(连续相)与颗粒间（分散相）的相对运动。包括： 颗粒静止，流体对其绕流； 流体静止，颗粒作沉降运动； 两者都动但具有一定的相对速度。 可假设颗粒静止，流体以一定的速度对之作绕流； 流体静止，颗粒在流体中运动，分析流体对颗粒的作用力 化工过程： 两相物系的沉降 重力沉降和离心沉降(Settling) 固体物料的干燥(Dryness)等物理化学过程 固体颗粒的输送(Transportation) 5.2.1流体对固体颗粒的绕流动 (1)曳力(Drag)与阻力(Residence)的关系 当流体以一定速度绕过颗粒流动时，流体与颗粒之间产生一对大小相等、方向相反的作用力，将流体作用于颗粒上的力称为曳力，而将颗粒作用于流体上的力称为阻力。???? 5.2 颗粒的沉降运动 5-1 图为流体流过固体时，固体表面的受力情况。一般，总曳力由形体曳力和表面曳力两部分组成。工程上大都将形体曳力和表面曳力合在一起，即研究总曳力。 形体曳力和表面曳力的影响因素: ?????? 为压力改变所导致的曳力，主要取决于颗粒的形状和位向，称为形体曳力；而 则是由于流体和颗粒表面的摩擦所导致的曳力，主要由颗粒表面积的大小决定，称为表面曳力。 工程上大都将形体曳力和表面曳力合在一起，即研究总曳力（总曳力FD与流体的μ、ρ、u有关） ，经因次分析用下式表示： Ap：颗粒在运动方向的投影面积； ξ：曳力系数，无因次 ??(2)?曳力系数 流体沿一定方位绕过形状一定的颗粒时，影响曳力的因素可表示为：FD=F(L、μ、ρ、u) 其中 L为颗粒的特征尺寸，对于光滑球体，L 即为颗粒的直径dp 。应用因次分析可以得出关系式： 随着Rep增大，球面上边界层脱体，形成尾流（旋涡），形体曳力增大，见图a Rep500，形体曳力为主， ξ=0.44，曳力与流速平方成正比 Rep2×105 尾流区收缩， ξ由0.44突降至0.1左右，见图b 2 颗粒在流体中的流动 ??在力场中，流体中的颗粒受到三个力的作用：(1)质量力 ,通常为重力或离心力。其大小可表示为： 重力场Fg=mg 离心力场FC=mrω2 球形颗粒 m=πdp3ρp/6 (2)浮力Fb，依阿基米德定律， 浮力在数值上等于同体积流体 在力场中所受的场力，故 重力场 Fb= mg ρ / ρP