化工原理chap3_2

1、浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化1/17 3.2 3.2 沉降沉降 一、自由沉降一、自由沉降 二、影響沉降的因素二、影響沉降的因素 三、沉降設(shè)備三、沉降設(shè)備幻燈片2目錄浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化2/17浮力浮力 Fb 曳力曳力 FD質(zhì)量力質(zhì)量力 Fc 顆粒在流體中沉降時(shí)受力cmamg或或 pgm AutD22 沉沉降降的的兩兩個(gè)個(gè)階階段段：加加速速段段、等等速速段段加速段極短，通常可以忽略0 DbcFFF合合外外力力等速段的顆粒運(yùn)動(dòng)速度稱為沉降速度，用 ut表示。1重重力力沉沉降降速速度度042122 ptDpdumg 單個(gè)、球形顆粒3.2 3

2、.2 沉降沉降一、自由沉降一、自由沉降浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化3/170816223 tDppppudgd 042122 ptDpdumg Dpptgdu 34 Rep=dput/ 1 或 2 層流區(qū) 182gduppt Re24 D 一、自由沉降一、自由沉降浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化4/172離離心心沉沉降降速速度度 A B ur r1 O C r2 r u u 顆粒在旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)離心加速度 ac=2r=u2/r 不是常量ccmaF 離離心心力力pcbamF 浮力浮力AuFrDD22 曳曳力力沉降過(guò)程沒(méi)有勻速段，但在小顆粒沉降時(shí)，

3、加速度很小，可近似作為勻速沉降處理 Dcppradu 34 對(duì)照重力場(chǎng) Dpptgdu 34 浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化5/17Re24 D A B ur r1 O C r2 r u u 顆粒在旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) rudrdaduppppcpprgrgac2 -離心分離因數(shù) gauuctrRep=dput/ 1 或 2 層流區(qū)浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化6/171干干擾擾沉沉降降2非非球球形形顆顆粒粒的的沉沉降降球球形形度度越越小小，沉沉降降速速度度越越小小顆顆粒粒的的位位向向?qū)?duì)沉沉降降速速度度也也有有影影響響3壁

4、壁面面效效應(yīng)應(yīng) 二、影響沉降的因素二、影響沉降的因素由于干擾作用，實(shí)際沉降速度小于自由沉降速度。由于壁面效應(yīng)，實(shí)際沉降速度小于自由沉降速度。浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化7/17 液液固固體體系系沉沉降降槽槽氣氣固固體體系系降降塵塵室室 離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備三沉降設(shè)備三沉降設(shè)備 液固體系液固體系旋液分離器旋液分離器氣固體系氣固體系旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化8/17氣體氣體 氣體氣體進(jìn)口進(jìn)口 出口出口 集灰斗集灰斗 降塵室降塵室 L B 氣體氣體 u H ut 顆粒在降塵室中的運(yùn)動(dòng)顆粒在降塵室中的

5、運(yùn)動(dòng) 思考思考 1：為什么氣體進(jìn)入降塵室后，流通截面積為什么氣體進(jìn)入降塵室后，流通截面積要擴(kuò)大？要擴(kuò)大？思思考考 2：為為什什么么降降塵塵室室要要做做成成扁扁平平的的？降降塵塵室室 停停留留時(shí)時(shí)間間 t 沉沉降降時(shí)時(shí)間間t 若若則表明，該顆粒能在降塵室中除去。uLtu高高度度1重力沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化9/17 L u B 氣體氣體 ut H 顆粒在降塵室中的運(yùn)動(dòng)顆粒在降塵室中的運(yùn)動(dòng) 思思考考 3 3：要要想想使使某某一一粒粒度度的的顆顆粒粒在在降降塵塵室室中中被被 1 10 00 0% %除除去去，必必須須滿滿足足什什么么條條件件？ ttu

6、H 1重力沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備思思考考4 4： 能能夠夠被被1 10 00 0% %除除去去的的最最小小顆顆粒粒， 必必須須滿滿足足什什么么條條件件？t tuHuL 即即 LgHudpp 18min思思考考5 5：粒粒徑徑比比d dp pm mi in n小小的的顆顆粒粒，被被除除去去的的百百分分?jǐn)?shù)數(shù)為為多多少少？ 182gduppt 浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化10/17L u B氣體氣體 ut H 顆粒在降塵室中的運(yùn)動(dòng)顆粒在降塵室中的運(yùn)動(dòng)思思考考 2：為為什什么么降降塵塵室室要要做做成成扁扁平平的的？ 182gduppt ttsuABLuBHuV底底生生產(chǎn)產(chǎn)能能力

7、力 tuHuL 能夠滿足100%除去某粒度顆粒時(shí)的氣體處理量-生產(chǎn)能力可見(jiàn)：降塵室生產(chǎn)能力與底面積、沉降速度有關(guān)，而與降塵室高度無(wú)關(guān)多多層層降降塵塵室室注意：降塵室內(nèi)氣體流速不應(yīng)過(guò)高，以免將已沉降下來(lái)的顆粒重新?lián)P起。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)灰塵的分離，可取 u3m/s，較易揚(yáng)起灰塵的，可取 u1.5m/s。1重力沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化11/17結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，但但設(shè)設(shè)備備龐龐大大、效效率率低低，只只適適用用于于分分離離粗粗顆顆粒粒-直直徑徑 75 m以以上上的的顆顆粒粒，或或作作為為預(yù)預(yù)分分離離設(shè)設(shè)備備。降降塵塵室室1重力沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備浙江大學(xué)

8、本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化12/17增增稠稠器器（沉沉降降槽槽） 加料加料清液溢流清液溢流水平水平清液清液擋板擋板 耙耙 稠漿稠漿 連續(xù)式沉降槽1重力沉降設(shè)備重力沉降設(shè)備浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化13/17離心分離因數(shù)離心分離因數(shù)離心沉降速度離心沉降速度旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器：gar ruduppr 1822 B 凈化氣體凈化氣體 含塵含塵 氣體氣體 A D 塵粒塵粒 標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器n 構(gòu)造及操作原理構(gòu)造及操作原理2離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化14/17imuNr 2 停停留留時(shí)時(shí)間間停停留留時(shí)時(shí)

9、間間 = 沉沉降降時(shí)時(shí)間間 r B 凈化氣體凈化氣體 含塵含塵 氣體氣體 A D 塵粒塵粒 標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器2離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備幾點(diǎn)假設(shè)：幾點(diǎn)假設(shè)：a假設(shè)氣體速度恒定，且等于進(jìn)口氣速假設(shè)氣體速度恒定，且等于進(jìn)口氣速ui；b假設(shè)顆粒沉降過(guò)程中所穿過(guò)的氣流的最大厚假設(shè)顆粒沉降過(guò)程中所穿過(guò)的氣流的最大厚度等于進(jìn)氣口寬度度等于進(jìn)氣口寬度B；c假設(shè)顆粒沉降服從斯托克斯公式。假設(shè)顆粒沉降服從斯托克斯公式。n臨界粒徑臨界粒徑：能夠從分離器內(nèi)能夠從分離器內(nèi)100%分離出來(lái)的最小顆粒的直徑，分離出來(lái)的最小顆粒的直徑，用用dc表示。其滿足：表示。其滿足：浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化

10、15/17mipcmpcrrudrudu 1818)(2222 而而22182ipcmimudBruNr picNuBd 9 沉沉降降時(shí)時(shí)間間 rruB B 凈化氣體凈化氣體 含塵含塵 氣體氣體 A D 塵粒塵粒 標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器2離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化16/17n評(píng)價(jià)旋風(fēng)分離器性能的兩個(gè)主要指標(biāo)：評(píng)價(jià)旋風(fēng)分離器性能的兩個(gè)主要指標(biāo)：分離性能：壓降：用臨界粒徑和分離效率來(lái)表示 %100%100的顆粒，粒級(jí)效率均；的顆粒，粒級(jí)效率均為被分離出來(lái)的百分率。粒級(jí)效率：每一種顆粒cpcpdddd總效率：被分離出來(lái)的顆粒占全部顆粒的質(zhì)量分率小好，一般在 5002000Pa 左右2離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備浙江大學(xué)本科生課程化工原理第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化17/17旋液分離器：旋液分離器：特點(diǎn)：與旋風(fēng)分離器相比， 直徑小、錐形部分長(zhǎng) B 凈化氣體凈化氣體 含塵含塵 氣體氣體 A D 塵粒塵粒 標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器2離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備Why?人