礦大北京化工原理3-04

3-2-2離心沉降由于慣性離心力場(chǎng)的強(qiáng)度uT2/R與力場(chǎng)距中心軸的距離R、以及R所處圓周的切向速度uT有關(guān)，即離心力場(chǎng)強(qiáng)度可調(diào)節(jié)，所以離心沉降可以顯著地提高沉降效率。旋風(fēng)分離器——處理氣固物系。旋液分離器、沉降離心機(jī)——處理液固物系。uT1一、慣性離心力作用下的沉降速度uTur慣性離心力場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿直徑指向外圓周。含固體顆粒的流體進(jìn)入力場(chǎng)時(shí)，∵

s

，∴顆粒必向外圓飛去，同時(shí)受到三個(gè)力的作用：向心力指向圓心阻力指向圓心指向外圓慣性離心力2三力達(dá)平衡時(shí)(F=0)，可以推出：ur——顆粒在點(diǎn)r的離心沉降速度，f(r)。(3-23)比較重力場(chǎng)和離心力場(chǎng)的沉降速度計(jì)算式，只在力場(chǎng)強(qiáng)度上不同。3兩種沉降力場(chǎng)強(qiáng)度比值：若離心沉降時(shí)，顆粒與流體的相對(duì)速度屬于滯流，則

=24/Ret：Kc是離心分離設(shè)備的重要指標(biāo)。某些高速離心機(jī)的Kc可達(dá)數(shù)十萬(wàn)；一般旋風(fēng)(液)分離器的Kc值在5~2500之間。如：R=0.4m,uT=20m/s時(shí)：離心分離因數(shù)(3-24)(3-25)4二、旋風(fēng)分離器的操作原理顆粒向器壁運(yùn)動(dòng)使氣體向旋轉(zhuǎn)中心聚集，仍然保持著與外螺旋同方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)—“內(nèi)螺旋”，并從下向上從“出氣口”排出。結(jié)構(gòu)如圖。標(biāo)準(zhǔn)系列旋風(fēng)分離器各部件的比例尺寸見(jiàn)教材。含塵氣流切向進(jìn)入圓筒，在筒壁約束和后繼氣體的推動(dòng)下，形成“外螺旋運(yùn)動(dòng)”

離心力場(chǎng)。顆粒被拋向筒壁，借重力沿壁面落至錐形筒底部的排灰口。5旋風(fēng)分離器的靜壓強(qiáng)分布：⒈徑向

器壁附近靜壓強(qiáng)大，向旋轉(zhuǎn)中心逐漸降低，在排氣口附近與口外側(cè)壓強(qiáng)持平。⒉軸向沿軸向，從上至下靜壓強(qiáng)逐漸降低。若排氣口直通大氣(或連引風(fēng)機(jī))，則器底部軸心處形成負(fù)壓，排灰口密封不嚴(yán)會(huì)將已落入底部的塵埃卷起。6三、旋風(fēng)分離器的性能指標(biāo)分離效率壓強(qiáng)降

p總效率

0

粒級(jí)效率

pi

臨界粒徑dc

分割粒徑d50

(一)臨界粒徑dc由簡(jiǎn)化條件推導(dǎo)計(jì)算式：⑴進(jìn)入旋風(fēng)分離器的氣流嚴(yán)格按螺旋形路線(xiàn)作等速運(yùn)動(dòng)，其切向速度uT=進(jìn)口速度ui=Vs/Bh。⑵顆粒都要穿過(guò)厚度B的氣流層沉降到器壁。⑶顆粒在滯流情況下作自由沉降，其徑向沉降速度可用(3-24)計(jì)算。簡(jiǎn)化成：7顆粒到達(dá)器壁的時(shí)間：∵

s

，∴

略依dc定義，

t=:氣流在器中停留的時(shí)間：∵B=D/4，∴D

dc

(3-26)

。Ne一般為0.5~3.0，標(biāo)準(zhǔn)系列旋風(fēng)分離器Ne=5。8(二)分離效率

圖中，<dc的顆?？赡茈x器壁近或聚集增大了直徑得以分離；而>dc的顆粒可能受氣流渦動(dòng)影響未及器壁。⒈總效率(3-27)⒉粒級(jí)效率(3-28)dC

10050di出氣含塵濃度,g/m3進(jìn)氣含塵濃度,g/m3d509對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的旋風(fēng)分離器，100lg

plg(d/d50)lg10不論尺寸大小都可以用同一條

p~d/d50曲線(xiàn)，且d50估算式:i粒級(jí)所占質(zhì)量%(3-29)(3-30)10(三)壓強(qiáng)降標(biāo)準(zhǔn)系列，=8⑵若任務(wù)要求：

0

，且

Vs。問(wèn)：采取什么措施？

旋風(fēng)分離器的

p一般為500~2000Pa。分析：⑴D

0dc

p(Vs定)Vs(

p定)粗細(xì)11影響旋風(fēng)分離器性能的因素

s

,d

,粉塵濃度利于分離攪起渦流,使p

。抑制渦流

阻力

p

聚集使d

ui

ur

0

10~25m/s宜螺旋內(nèi)翼出灰口含塵氣體凈氣出口12p155例3-4用標(biāo)準(zhǔn)系列的旋風(fēng)分離器處理同一種含塵氣體，且Vs和

p都不變。估算單臺(tái)、四臺(tái)串聯(lián)、四臺(tái)并聯(lián)時(shí)設(shè)備的尺寸(D)及分離效率

。已知：顆粒

s=1100kg/m3，d=4.510-6m；氣體

=1.2kg/m3，

=1.8

10-5Pa.s，Vs=0.4m3/s；系統(tǒng)允許p=1780Pa。13解：?jiǎn)闻_(tái)及四并

=0.8四臺(tái)串=0.8

4(hB=D2/8=Vs/ui)單臺(tái)及四串Vs=0.4m3/s四臺(tái)并Vs=0.4/4m3/s求d/d50

p單臺(tái)及四并

=

p

四臺(tái)串

=1-(1-

p)4臺(tái)數(shù)單四串四并

p,Pa1780445

41780ui,m/s19.269.6319.26D,m0.4080.57650.2038d50,

m5.0298.463.55

,%44636114四、其它形式的旋風(fēng)分離器

CLT/A型傾斜螺旋面進(jìn)口，減小渦流影響。

=5~5.5

CLP型旁室結(jié)構(gòu)聚結(jié)被上旋流帶到頂部的細(xì)粒。

=4.8~5.8擴(kuò)散式檔灰盤(pán)有效地防止了已沉降的細(xì)粉被重新卷起。15PV型旋風(fēng)分離器高效低阻XLB系列旋風(fēng)分離器16五、旋液分離器∵同樣作為連續(xù)相的

l>>

g，顆粒在其間的沉降更困難，∴旋液分離器的圓筒直徑要小些，錐筒部分更長(zhǎng)些。操作時(shí)，在內(nèi)旋流的中心有一個(gè)負(fù)壓流柱(排渣時(shí),底部排渣口通常是敞開(kāi)的)。本設(shè)備可以用于懸浮液的增濃、分級(jí)(除砂)；用于氣-液物系的分離、不互溶的液-液物系的分離以及用于傳熱、傳質(zhì)和霧化等操作。17電沉降——靜電除塵器