课件：分离机械结构与维护课件.ppt

分离机械结构与维护 ;学习情境一 非均相物系分离方案及设备选择;引 言;某硫酸厂SO2炉气除尘方案的制定 ;任 务 分 析;1、分离任务的性质;;;;2、分离任务中需要解决的问题;模块一 气态非均相物系的分离方法和设备的选择;;一、气-固分离方法和设备的认识;（一）机械式气-固分离设备;1、重力沉降式气-固分离设备;;;;;;;降尘室的长为L、高为H、宽为b（单位均为m），则气体通过降尘室的时间（气体在降尘室的停留时间）为θ： 微粒沉降至室底所需要的时间为θt： 当θ≥θt时，微粒便可被分离，即： ;若取极限条件θ=θt则： （2-2） 又因为降尘室的含尘气体的最大处理量（又称为降尘室的生产能力为） 将 其代入式（2-2）得： （2-3） 或 （2-4） 式中 为降尘室的底面积。;;;;;重力沉降室的选用或设计 沉降分为：自由沉降、干扰沉降。 自由沉降是指单一颗粒或者是经过充分分散的颗粒群，在流体中沉降时颗粒间不相互碰撞或接触的沉降过程。 若沉降系统中颗粒的浓度较大，颗粒间距离很小，颗粒在沉降过程中，因颗粒之间的相互影响不能正常沉降，称为干扰沉降。 实际生产中的沉降几乎都是干扰沉降。但由于自由沉降的影响因素少，为了了解沉降过程的规律，通常从自由沉降入手进行研究。; 一表面光滑的球形颗粒在静止流体中的自由沉降，设颗粒的密度ρs大于流体的密度ρ，则颗粒在重力作用下即可在介质中沉降，沉降时颗粒与介质间产生相对运动，如图2-4所示。颗粒在沉降过程中受到的作用力有重力FG、浮力Fb和阻力FR。 重力方向和颗粒沉降方向一致，其值为;浮力方向与颗粒沉降方向相反，其值为 阻力方向亦与颗粒沉降方向相反，其大小为 式中： d ──颗粒直径，m； ρs──颗粒密度，kg/m3； ρ──流体密度（介质密度），kg/m3； g ──重力加速度，m/s2； ζ──介质阻力系数，无因次； u ──颗粒与流体间的相对速度，m/s； m ──颗粒质量，kg； A ──颗粒在运动方向上的投影面积，m2， 。;;; 当FG-Fb-FR＝0时，颗粒与流体间的相对速度即为沉降速度ut 整理式（2－5）得沉降速度ut的计算公式为;2、阻力系数;实际生产中所处理的颗粒形状有时并非球形，非球形颗粒与球形颗粒的差异用球形度φ来表示，其定义为：体积和不规则形状粒子相等的球形粒子的表面积S与不规则粒子的实际表面积SP的比值。φ值是： 粒子的球形度由实验确定，若颗粒为球体，则φ=1；为立方体时，则φ=0.806；为圆柱体（h=10r,r是底的半径），则φ=0.69，圆盘（h=r/15）则φ=0.254。由上可见，φ值对于球形、立方体、圆柱形和片状形颗粒是依次递减的。 ;实验证明，在沉降过程中，颗粒在流体中运动时所受到的阻力与颗粒本身的形状及其方位密切相关。颗粒形状偏离球形愈大，其阻力系数也愈大。目前尚没有确切方法的来表示颗粒形状，因此计算非球形颗粒的沉降速度时仍用球形颗粒的计算公式，但其中的颗粒直径d需用当量直径de′代替。通常取同体积球形颗粒的直径，即 式中VP──任意形状的一个颗粒的体积，m3。;由上述分析可知，沉降速度不仅与雷诺数有关，还与颗粒的球形度有关，根据实验结果作出不同φ值下的阻力系数ζ与雷诺数Ret之间的关系曲线，见图2-5所示。 图2-5介质阻力系数 与微粒雷诺准数Ret的关系曲线;图中曲线可分为四个区域： ⑴ 层流区（又称斯托克斯区） Ret≤1时，此区域内ζ-Ret呈直线关系，阻力系数ζ可用下式计算： ⑵ 为过渡区（又称艾伦区） 1Ret103，阻力系数ζ与Ret关系如下：;;将上3式分别代入式（2-6）中，即可得如下的一系列的沉降速度计算公式。 ⑴ 层流区——斯托克斯公式 （2-12） 由上式可见，在层流区颗粒的沉降速度与颗粒的直径的平方及颗粒与流体的密度差成正比，与流体的粘度成反比。;⑵ 过渡区——艾伦公式