降尘室使颗粒沉降的条件课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第三章 非均相物系分离,第一节 重力沉降,第三章 非均相物系分离第一节 重力沉降,降尘室使颗粒沉降的条件课件,降尘室使颗粒沉降的条件课件,混合物,均相混合物,非均相混合物,物系内部各处物料性质均匀而且不存在相界面的混合物。,例如：互溶溶液及混合气体,物系内部有隔开两相的界面存在且界面两侧的物料性质截然不同的混合物。,例如,固,体颗粒和气体构成的含尘气体,固体颗粒和,液体构成的悬浮液,不,互溶液体构成的乳浊液,液体,颗粒和气体构成的含雾气体,混合物 均相混合物 非均相混合物 物系内部各处物料性质均匀而,非均相物系,分散相,分散物质,处于分散状态的物质,如：分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡,连续相,分散相介质,包围着分散相物质且处于连续状态的流体,如：,气态非均相物系中的气体,液态非均相物系中的连续液体,分离,机械,分离,沉降,过滤,不同的物理性质,连续相与分散相,发生相对运动的方式,分散相和连续相,非均相物系 分散相 处于分散状态的物质 连续相包围,非均相混合物的分离在工业中的应用,非均相混合物的分离在工业生产中主要应用于以下几点：,1,回收有用的分散相,收集粉碎机、沸腾干燥器、喷雾干燥器等设备出口气流中夹带的物料；收集蒸发设备出口气流中带出的药液雾滴；回收结晶器中晶浆中夹带的颗粒；回收催化反应器中气体夹带的催化剂，以循环应用等。,非均相混合物的分离在工业中的应用,2,净化连续相,除去药液中无用的混悬颗粒以便得到澄清药液；将结晶产品与母液分开；除去空气中的尘粒以便得到洁净空气；除去催化反应原料气中的杂质，以保证催化剂的活性等。,3,环境保护和安全生产,近年来，工业污染对环境的危害愈来愈明显，利用机械分离的方法处理工厂排出的废气、废液，使其浓度符合规定的排放标准，以保护环境；去除容易构成危险隐患的漂浮粉尘以保证安全生产。,降尘室使颗粒沉降的条件课件,一、重力沉降,沉降是在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。,作用力,重力,惯性离心力,重力,沉降,离心沉降,1、沉降速度,1）球形颗粒的自由沉降,设颗粒的密度为,s,，,直径为,d,，,流体的密度为,，,一、重力沉降 沉降是在某种力场中利用分散相,颗粒开始沉降的瞬间，速度,u,=0,，,因此阻力,F,d,=0,，,amax,颗粒开始沉降后，,u,F,d,；,u,u,t,时，,a=0,。,等速阶段中颗粒相对与流体的运动速度,u,t,称为沉降速度。,当,a=0,时，,u=u,t,，,沉降速度表达式,颗粒开始沉降的瞬间，速度u=0，因此阻力Fd=0，amax,2、阻力系数,对于球形颗粒的曲线，按,Re,t,值大致分为三个区：,a),滞流区或托斯克斯定律区（10,4,Re,t,1）,斯托克斯公式,2、阻力系数 斯托克斯公式,降尘室使颗粒沉降的条件课件,艾伦公式,c),滞流区或牛顿定律区,（,10,3,Re,t,2,10,5,）,牛顿公式,b),过渡区或艾伦定律区,（,1,Re,t,10,3,）,艾伦公式 c)滞流区或牛顿定律区（103Re,3、影响沉降速度的因素,1）颗粒的体积浓度,颗粒浓度较高时，由于颗粒间相互作用明显，便发生干扰沉降，自由沉降的公式不再适用。,2）器壁效应,当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时，（例如在,100,倍以上）容器效应可忽略，否则需加以考虑。,3、影响沉降速度的因素,3）颗粒形状的影响,对于球形颗粒，颗粒形状与球形的差异愈大，球形度,s,值愈低。,对于非球形颗粒，雷诺准数,Re,t,中的直径要用当量直径,d,e,代替。,颗粒的,球形度愈小,，对应于同一,Re,t,值的,阻力系数,愈大,但,s,值对,的影响在滞流区并不显著，随着,Re,t,的增大，这种影响变大。,3）颗粒形状的影响 对于球形颗粒，颗粒形状与球形的差异愈大，,4、沉降速度的计算,假设沉降属于层流区,方法：,u,t,Re,t,Re,t,1,u,t,为所求,Re,t,1,艾伦公式,求,u,t,判断,公式适,用,为止,4、沉降速度的计算 假设沉降属于层流区 方法：ut Ret,例：,试计算直径为95,m,，,密度为3000,kg/m,3,的固体颗粒分别在20的空气和水中的自由沉降速度。,解：1）在20水中的沉降。,用试差法计算,先假设颗粒在滞流区内沉降，,附录查得，,20,时水的密度为,998.2,kg/m,3,=1.005,10,-3,Pa.s,例：试计算直径为95m，密度为3000kg/m3的固体颗粒,核算流型,原假设滞流区正确，求得的沉降速度有效。,核算流型 原假设滞流区正确，求得的沉降速度有效。,二、降尘室,1、降尘室的结构,2、降尘室的生产能力,降尘室的生产能力是指,降尘室所处理的含尘气体的体积流量，,用,V,s,表示，,m,3,/s,。,降尘室内的,颗粒,运动,以速度,u,随气体流动,以速度,u,t,作沉降运动,二、降尘室1、降尘室的结构 2、降尘室的生产能力降尘室内的颗,降尘室使颗粒沉降的条件课件,颗粒在降尘室的停留时间,颗粒沉降到室底所需的时间,为了满足除尘要求,降尘室使颗粒沉降的条件,降尘室的生产能力,降尘室的生产能力只与降尘室的沉降面积,bl,和颗粒的沉降速度,u,t,有关，而与降尘室的高度无关。,颗粒在降尘室的停留时间 颗粒沉降到室底所需的时间 为了满足除,3、降尘室的计算,降尘室的计算,设计型,操作型,已知气体处理量和除尘要求，求降尘室的大小,用已知尺寸的降尘室处理一定量含尘气体时，计算可以完全除掉的最小颗粒的尺寸，或者计算要求完全除去直径,d,p,的尘粒时所能处理的气体流量。,3、降尘室的计算 降尘室的计算 设计型操作型已知气体处理量和,例：,拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室的宽和长分别为,2,m,和,6,m,气体处理量为,1,标,m,3,/s,，,炉气温度为,427,，相应的密度,=0.5kg/m,3,，,粘度,=3.4,10,-5,Pa.s,，,固体密度,S,=400kg/m,3,操作条件下，规定气体速度不大于,0.5,m/s,，,试求：,1,降尘室的总高度,H,，,m,；,2,理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸；,3.,粒径为,40,m,的颗粒的回收百分率；,4,.欲使粒径为,10,m,的颗粒完全分离下来，需在降降尘室内设置几层水平隔板？,例：拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降,解：,1）降尘室的总高度,H,2）理论上能完全出去的最小颗粒尺寸,用试差法由,u,t,求,d,min,。,假设沉降在斯托克斯区,解：1）降尘室的总高度H2）理论上能完全出去的最小颗粒尺寸,原假设正确,3、粒径为,40,m,的颗粒的回收百分率,粒径为40,m,的颗粒定在滞流区，其沉降速度,原假设正确,气体通过降沉室的时间为：,直径为,40,m,的颗粒在,12,s,内的沉降高度为：,假设颗粒在降尘室入口处的炉气中是均匀分布的，则,颗粒在降尘室内的沉降高度与降尘室高度之比约等于该尺寸颗粒被分离下来的百分率,。,直径为40,m,的颗粒被回收的百分率为：,气体通过降沉室的时间为：直径为40m的颗粒在12s内的沉,4、水平隔板层数,由规定需要完全除去的,最小粒径,求沉降速度,，,再,由生产能力和底面积,求得多层降尘室的,水平隔板层数,。,粒径为10,m,的颗粒的沉降必在滞流区，,取,33,层,板间距为,4、水平隔板层数取33层 板间距为,三、重力沉降设备及其生产能力,1,、降尘室,是利用重力沉降的作用从含尘气体中除去固体颗粒的设备称为降尘室，其结构如4-9所示。含尘气体进入降尘室后，流通截面积扩大，速度降低，使气体在降尘室内有一定的停留时间。若在这个时间内颗粒沉到了室底，则颗粒就能从气体中除去。要保证尘粒从气体中分离出来，则颗粒沉降至底部所用时间必须小于等于气体通过沉降室的时间。,图4-9降尘室,三、重力沉降设备及其生产能力图4-9降尘室,图4-10多层隔板降尘室,图4-11 连续沉降器,2,、沉降槽,处理悬浮液的重力沉降设备，称为沉降器或增浓器。沉降槽可分间歇式、半连续式和连续式三种。,在化工生产中常用连续操作的沉降槽如图4-11所示，它是一个带锥形底的圆池，悬浮液由位于中央的进料口加至液面以下，经一水平挡板折流后沿径向扩展，随着颗粒的沉降，液体缓慢向上流动，经溢流堰流出得到清液，颗粒则下沉至底部形成沉淀层，由缓慢转动的耙将沉渣移至中心，从底部出口排出。间歇沉降槽的操作过程是将装入的料浆静止足够时间后，上部清液使用虹吸管或泵抽出，下部沉渣从低口排出。,2、沉降槽,降尘室使颗粒沉降的条件课件,沉降槽有澄清液体和增稠悬浮液的双重作用功能，与降尘室类似，沉降槽的生产能力与高度无关，只与底面积及颗粒的沉降速度有关，故沉降槽一般均制造成大截面、低高度。大的沉降槽直径可达10100,m、,深2.54,m。,它一般用于大流量、低浓度悬浮液的处理。沉降槽处理后的沉渣中还含有大约50%的液体，必要时再用过滤机等作进一步处理。,对于含有颗粒直径小于1,m,的液体，一般称为溶胶，由于颗粒直径小较难分离。为使小颗粒 增大，常加絮凝剂使小粒子变成大粒子。例如，河水净化加明矾,KAl(SO,4,),2,l2H,2,O,使水中细小污物沉降。常用的电解质，除了明矾还有三氧化铝、绿矾、三氯化铁等。一般用量为40200,mg/kg。,近年来，已研究出某些高分子絮凝剂。,沉降槽有澄清液体和增稠悬浮液的双重作用功能，与降,随堂练习,1,固体粒子的沉降过程分,_,阶段和,_,阶段。沉降速度是指,_,阶段颗粒相对于,_,的速度。,2,在降尘室中除去某粒径的颗粒时，若降尘室高度增加一倍，则颗粒的沉降时间,_,，气流速度,_,，生产能力,_,。,3,在斯托克斯区，颗粒的沉降速度与其直径的,_,次方成正比，而在牛顿区，与其直径的,-,次方成正比。,5,一球形石英粒子在空气中作滞流自由沉降。若空气温度由,20,提高至,50,，则其沉降速度将,_,。,6,含尘气体通过长,4m,、宽,3m,、高,1m,的降尘室，颗粒的沉降速度为,0.03m/s,，则降尘室的最大生产能力,_m,3,/s,。,随堂练习1固体粒子的沉降过程分_阶段和_阶段。,