第三章非均相物系分離學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第三章非均相物系分離第三章非均相物系分離(fnl)第一頁(yè)，共31頁(yè)。第1頁(yè)/共30頁(yè)第二頁(yè)，共31頁(yè)。第2頁(yè)/共30頁(yè)第三頁(yè)，共31頁(yè)。第3頁(yè)/共30頁(yè)第四頁(yè)，共31頁(yè)。uudFpD3第4頁(yè)/共30頁(yè)第五頁(yè)，共31頁(yè)。),(= pDudFF)(RePudpPRe2PD21uAF第5頁(yè)/共30頁(yè)第六頁(yè)，共31頁(yè)。) 1( ，層流(cn li)區(qū)，Sokes定律區(qū)： 2RePPRe24 ，過(guò)渡(gud)區(qū)，Allen定律區(qū)： 500Re2P6 . 0PRe5 .18 ，湍流區(qū)，Newton定律區(qū)：5P102Re50044. 0（2）曳力（阻力）系數(shù)）曳力（阻力）系數(shù)第6頁(yè)/共30頁(yè)第七頁(yè)，

2、共31頁(yè)。gdmgFgP3P6gdFPb3622221421uduAFPPD第7頁(yè)/共30頁(yè)第八頁(yè)，共31頁(yè)。ddududgdgdmaFFFFPPPPPPDbg32233621466 或者(huzh) ：243)(udgdduPPPP 開始瞬間(shn jin)， ， 最大，顆粒作加速運(yùn)動(dòng)。 0uddu5.2.2 靜止流體中顆粒的自由沉降第8頁(yè)/共30頁(yè)第九頁(yè)，共31頁(yè)。 隨 ， ,到某一數(shù)值 時(shí)，式（5-16）右邊等于零，此時(shí) ，顆粒將以恒定不變的速度 維持下降。此 稱為顆粒的沉降速度或造端速度。對(duì)小顆粒，沉降的加速段很短，加速度所經(jīng)歷的距離也很小。因此，對(duì)小顆粒沉降的加速度可以忽略，而近似

3、認(rèn)為(rnwi)顆粒始終以 下降。uFdtu0ddutututu第9頁(yè)/共30頁(yè)第十頁(yè)，共31頁(yè)。 對(duì)球形顆粒(kl)，當(dāng) 時(shí)，可得0ddu3)(4PPgdut 式中： )()(RePPud第10頁(yè)/共30頁(yè)第十一頁(yè)，共31頁(yè)。 因 與 有關(guān)，也與 有關(guān)，將不同區(qū)域(qy)的與的關(guān)系式（5-6）式（5-8）分別帶入上式，整理得：tuPRe ，層流(cn li)區(qū)（Sokes區(qū)） 2ReP18)(2gduPPt ，過(guò)渡(gud)區(qū)（Allen區(qū)） 500Re2P714. 06 . 04 . 06 . 1)(781. 0gduPPt ，湍流區(qū)（Newton區(qū)） 5102Re500PgduPPt)(

4、74. 15.2.2 靜止流體中顆粒的自由沉降第11頁(yè)/共30頁(yè)第十二頁(yè)，共31頁(yè)。5.2.2 靜止流體中顆粒的自由(zyu)沉降第12頁(yè)/共30頁(yè)第十三頁(yè)，共31頁(yè)。第13頁(yè)/共30頁(yè)第十四頁(yè)，共31頁(yè)。VrqAHttuH ，至少 所以： （降塵室的設(shè)計(jì)(shj)原理）trtrtVuHqAH第14頁(yè)/共30頁(yè)第十五頁(yè)，共31頁(yè)。tVAuq 含塵氣體(qt)體積流量， 。氣速 ，一般 應(yīng)1 ，實(shí)際上為避免已沉下的塵粒重新被揚(yáng)起， 往往取更低 。降塵室一般用于分離 的粗顆粒。 Vqsm /3BHquVusm/usmu/5 . 0mdP50降塵(jingchn)室底面積， 。 A2mBLA 顆粒(

5、kl)的沉降速度， 。 應(yīng)根據(jù)要分離的最小顆粒(kl)直徑 決定。 tusm/tumin,Pd 5.3.1重力沉降設(shè)備第15頁(yè)/共30頁(yè)第十六頁(yè)，共31頁(yè)。 對(duì)一定物系， 一定，降塵室的處理能力只取決于降塵室的底面積 ，而與高度 無(wú)關(guān)，故降塵室應(yīng)設(shè)計(jì)成扁平形狀，或在室內(nèi)設(shè)置多層水平(shupng)隔板。tuAH設(shè)計(jì)(shj)型計(jì)算 已知 、 、 、 、 ，計(jì)算(j sun) 。 VqPmin,PdA 操作型計(jì)算 已知 、 、 、 、 ，核算 ； APmin,PdVq 或已知 、 、 、 、 ，求 。 AVqPmin,Pd 5.3.1重力沉降設(shè)備第16頁(yè)/共30頁(yè)第十七頁(yè)，共31頁(yè)。 （2）增稠

6、器 分離懸浮液，在中心距液面下0.31 處連續(xù)加料，清液往上走，稠液往下走，錐形底部有一緩慢旋轉(zhuǎn)的齒耙把沉渣慢慢移至下部中心，稠漿從底部出口(ch ku)出去。（內(nèi)部沉降分為上部自由沉降和下部干擾沉降）m 大的增稠器直徑(zhjng)可達(dá)10100 ，深2.54 （為什么？）。它一般用于大流量、低濃度懸浮液的處理，常見(jiàn)的污水處理就是一例。mm 5.3.1重力沉降(chnjing)設(shè)備第17頁(yè)/共30頁(yè)第十八頁(yè)，共31頁(yè)。（3）分級(jí)(fn j)器 利用不同粒徑或不同密度的顆粒在流體中的沉降速度不同這一原理來(lái)實(shí)現(xiàn)它們(t men)分離的設(shè)備稱為分級(jí)器。 將沉降速度不同的兩種顆粒傾倒到向上流動(dòng)的水流

7、中，若水的速度調(diào)整到在兩者的沉降速度之間，則沉降速度較小的那部分顆粒便被漂走分出。若有密度不同的a、b兩種顆粒要分離，且兩種顆粒的直徑范圍都很大，則由于(yuy)密度大而直徑小的顆粒與密度小而直徑大的顆?？赡芫哂邢嗤某两邓俣?，使兩者不能完全分離。 5.3.1重力沉降設(shè)備第18頁(yè)/共30頁(yè)第十九頁(yè)，共31頁(yè)。 181822gdgdbbaa2/1baabdd 上式表明，不同(b tn)直徑的顆粒因?yàn)槊芏炔煌?b tn)而具有相同的沉降速度，該式代表了具有相同沉降速度的兩種顆粒的直徑比。 5.3.1重力沉降(chnjing)設(shè)備第19頁(yè)/共30頁(yè)第二十頁(yè)，共31頁(yè)。 對(duì)于兩相密度差較小，顆粒粒度較

8、細(xì)的非均相物系，可利用顆粒作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的離心力以加快沉降過(guò)程。定義同一(tngy)顆粒所受的離心力與重力之比為離心分離因數(shù) grugrmgmrFFgc222式中 為流體和顆粒的切線(qixin)速度， ； 為旋轉(zhuǎn)半徑， ； 為旋轉(zhuǎn)角速度， 。 ru sm/rmsrad/(弧度） 數(shù)值的大小是反映離心分離設(shè)備性能的重要指標(biāo)。若 ，則說(shuō)明同一顆粒在離心力場(chǎng)中受到的離心力 是在重力場(chǎng)中受到的重力 的1000倍，當(dāng)然大大加快沉降分離過(guò)程。1000cFgF第20頁(yè)/共30頁(yè)第二十一頁(yè)，共31頁(yè)。 旋風(fēng)分離器是利用離心沉降原理從氣流中分離出顆粒的設(shè)備。如圖所示，上部為圓筒形、下部為圓錐形；含塵氣體從圓筒上

9、側(cè)的矩形(jxng)進(jìn)氣管以切線方向進(jìn)入，藉此來(lái)獲得器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。氣體在器內(nèi)按螺旋形路線向器底旋轉(zhuǎn)，到達(dá)底部后折而向上，成為內(nèi)層的上旋的氣流，稱為氣芯，然后從頂部的中央排氣管排出。氣體中所夾帶的塵粒在隨氣流旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，由于密度較大，受離心力的作用逐漸沉降到器壁，碰到器壁后落下，滑向出灰口。 旋風(fēng)分離器的構(gòu)造簡(jiǎn)單，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件（設(shè)備不動(dòng)，離心力是由切線進(jìn)入的氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)造成(zo chn)的），操作不受溫度、壓強(qiáng)的限制。一般其分離因數(shù) ，可分離氣體中 直徑的粒子。 用降塵室分離（經(jīng)濟(jì)）， 可用袋式除塵器， 用靜電除塵器。 25005m755mdP75mdmP51 . 0mdP1 . 0

10、5.3.2 5.3.2離心離心(lxn)(lxn)沉降設(shè)備沉降設(shè)備 第21頁(yè)/共30頁(yè)第二十二頁(yè)，共31頁(yè)。第22頁(yè)/共30頁(yè)第二十三頁(yè)，共31頁(yè)。 旋風(fēng)分離器各部分的尺寸都有一定的比例，只要規(guī)定出其中一個(gè)主要(zhyo)尺寸，如圓筒直徑D或進(jìn)氣口寬度B，則其它各部分的尺寸亦確定。 評(píng)價(jià)旋風(fēng)分離器性能指標(biāo)，我們的教材上介紹(jisho)兩個(gè)： 1） 旋風(fēng)分離(fnl)器的分離(fnl)效率 總效率 0進(jìn)出進(jìn)CCC0式中 、 分別為進(jìn)出旋風(fēng)分離器氣體顆粒的質(zhì)量濃度， 。 進(jìn)C出C3/mg 總效率并不能準(zhǔn)確地代表旋風(fēng)分離器的分離性能。因?yàn)闅怏w中顆粒大小不等，各種顆粒被除下的比例也不相同。顆粒的尺寸

11、越小，所受的離心力越小，沉降速度也越小，所以能被除下的比例也越小。因此，總效率相同的兩臺(tái)旋風(fēng)分離器其分離性能卻可能相差很大，這是因?yàn)楸环蛛x的顆粒具有不同粒度分布的緣故。 5.3.2 5.3.2離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備 第23頁(yè)/共30頁(yè)第二十四頁(yè)，共31頁(yè)。進(jìn)出進(jìn)iiiCCC0式中 、 分別為進(jìn)出旋風(fēng)分離器氣體中粒徑為 的顆粒(kl)的質(zhì)量濃度， 。 進(jìn)iC出iCPid3/mg 總效率(xio l)與粒級(jí)效率(xio l)的關(guān)系為： iix0式中 為進(jìn)口氣體中粒徑為 顆粒的質(zhì)量分率。 ixPid 通常將經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器后能被除下50%的顆粒直徑 稱為分割直徑，某些高效旋風(fēng)分離器的分割直徑可小至

12、。不同粒徑 的粒級(jí)分離效率 不同。 Pcdm103Pidi 5.3.2 5.3.2離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備 第24頁(yè)/共30頁(yè)第二十五頁(yè)，共31頁(yè)。2）旋風(fēng)(xunfng)分離器的壓降 氣體經(jīng)過(guò)(jnggu)旋風(fēng)分離器時(shí)，由于進(jìn)氣管和排氣管及主體器壁所引起的摩擦阻力、流動(dòng)時(shí)的局部阻力以及氣體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的能量損失等，都將造成氣體的壓力降。旋風(fēng)分離器的壓降大小是評(píng)價(jià)其性能好壞的重要指標(biāo)。氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器的壓降應(yīng)盡可能小。通常壓降用入口氣體動(dòng)能的倍數(shù)來(lái)表示：22iup 除了(ch le)上述兩個(gè)性能指標(biāo)外，有的教材還介紹了另外一個(gè)性能指標(biāo)，即臨界直徑 ， 指旋風(fēng)分離器能夠分離的最小顆粒直徑。c

13、dcd 5.3.2 5.3.2離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備 第25頁(yè)/共30頁(yè)第二十六頁(yè)，共31頁(yè)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： ， ，錐體長(zhǎng)度 ， 。粗短形旋風(fēng)分離器在 一定(ydng)時(shí)，處理量大；細(xì)長(zhǎng)形旋風(fēng)分離器 ，但 ，從經(jīng)濟(jì)角度看一般可取進(jìn)口氣速 。若處理量大，則可采用多個(gè)小尺寸的旋風(fēng)分離器并聯(lián)操作，這較用一個(gè)大尺寸的旋風(fēng)分離器可望獲得更高的效率，同樣原因，投入使用的旋風(fēng)分離器處于低氣體負(fù)荷下操作是不適宜的。Du2Hppsmu/2515 旋風(fēng)分離器的內(nèi)旋氣流在底部旋轉(zhuǎn)上升時(shí)，會(huì)在錐底成升力。即使在常壓下操作，出口氣體(qt)直接排入大氣，也會(huì)在錐底造成顯著的負(fù)壓。如果錐底集塵室密封不良，少量空氣串入

14、器內(nèi)將使分離效率嚴(yán)重下降。故出灰口的密封問(wèn)題非常重要。 5.3.2 5.3.2離心離心(lxn)(lxn)沉降設(shè)備沉降設(shè)備 第26頁(yè)/共30頁(yè)第二十七頁(yè)，共31頁(yè)。 下面(xi mian)介紹旋風(fēng)分離器的改型問(wèn)題： 底部旋轉(zhuǎn)上升會(huì)將已沉下的部分顆粒重新卷起，這是影響旋風(fēng)分離器分離效率的重要因素之一。為抑制這一不利因素而設(shè)計(jì)了一種擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器，它具有上小下大的外殼，這種分離器底部設(shè)有中央帶孔的錐形分割屏，氣流在分割屏上部轉(zhuǎn)向排氣管，少量氣體在分割屏與外錐體之間的環(huán)隙進(jìn)入底部集塵斗，再?gòu)闹醒胄】咨仙＿@樣(zhyng)就減少了已沉下的粉粒重新被卷起的可能性。因此，擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器分離效率提高，宜用于凈化顆粒濃度較高的氣體。 5.3.2 5.3.2離心離心(lxn)(lxn)沉降設(shè)備沉降設(shè)備 第27頁(yè)/共30頁(yè)第二十八頁(yè)，共31頁(yè)。 靠近旋風(fēng)分離器排氣管的頂部旋渦中帶有不少(b sho)細(xì)小粉粒，在進(jìn)口主氣流干擾下較易竄入排氣口逃逸。提高分離效率的另一途徑是移去頂部旋渦造成的粉塵環(huán)，為此而設(shè)計(jì)的XLV/B型旋