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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,*,目的,：,流体与固体颗粒分离,原理：,利用颗粒与流体之间的密度差，,将固体颗粒从流体中分离出来。,常用方法,：,(,1)重力沉降,(分离较大的颗粒）,例,：选矿,3.4 沉 降,(2)离心沉降,(分离尺寸小的颗粒）,例,：气体除尘,3.4.1 重力沉降速度的计算,(1)球形颗粒的自由沉降,自由沉降,：容器壁和其它颗粒不影响沉降速度；,干扰沉降,：实际颗粒的沉降。,匀速阶段受力分析：,颗粒受力分析,F,e,F,D,F,b,其它条件相同时，小颗粒后沉降。,影响沉降速度的因素,其它条件相同时，密度大的颗粒先沉降。,球形颗粒的沉降速度,其它条件相同时，,颗粒在,空气较在水中易沉降。,颗粒直径,流体密度,颗粒密度,过渡区,沉降速度计算,湍流区,层流区,问题：,沉降速度,u,t,未知，如何判断流型？,解决方法：,试差法 或 判据法（避免试差）,判据法：,将上式代入,R,ep,中，得到：,令,则,(2)非球形颗粒的沉降速度,处理方法,：,可先假定为颗粒球形，然后校正。,同样条件下,因此,Re,P,颗粒球形度对沉降速度的影响,u,t,（非球形）/,u,t,（球形）,(3)不均匀颗粒的沉降速度,粒径不同时，,大颗粒沉降速度快，小颗粒沉降速度慢,。,除去所有颗粒，,应以最小颗粒直径计算,u,t,。,颗粒分级时，,以不同粒度，分别进行计算,u,t,。,(4)影响沉降速度的其它因素,干扰沉降-颗粒沉降时彼此影响,颗粒浓度对沉降速度的影响,大量颗粒沉降，造成流体反向运动,反向运动速度：,表明,：,流体表观物性的影响,颗粒存在，改变了流体的表观密度和表观粘度。,表观粘度：,表观密度：,液滴或气泡变形,液滴或气泡受曳力变形，影响计算准确性,。,流体分子运动的影响,颗粒直径小于 2,3,m,以下时，抑制重力沉降。,计算干扰沉降速度：,壁效应和端效应,时,器壁有影响,3.4.2 重力沉降设备,(1)降尘室,结构及工作原理,入口截面：矩形,随气体的水平流速u；,颗粒沉降速度u,t,。,降尘室底面积：,含尘气体积流量：,含尘气流通截面积：,颗粒运动速度分解：,集尘斗,气体入口,气体出口,降尘室,含尘气体,净化气体,颗粒,降尘室操作示意图,颗粒的停留时间 颗粒的沉降时间,颗粒分离(沉降)条件,生产能力,(可处理的尘气体积流量,q,V,),说明,：,生产能力由底面积、沉降速度决定，与降尘室高度无关，,多用扁平形状或多层降尘室(层高40-100mm),含尘气体,净化气体,气体速度的选取,：,说明：设计时，以所需分离的最小颗粒为基准,适合于分离直径在,75,m以上的粗粒，一般作预除尘用,多层降沉室,清洁气流,含尘气流,挡板,隔板,(2)沉降槽（增稠器）,利用重力沉降分离悬浮液的设备。,分类：,间歇式和连续式,沉降过程：,第一阶段：沉降槽上部，颗粒浓度低，近似自由沉降；,第二阶段：沉降槽下部，颗粒浓度大，属于干扰沉降。,沉降速度：,通常由实验来确定。,计算沉降槽的截面积,假定颗粒全从沉降槽底部排出，则该截面上流体向上流动速度为：,若该截面处固体颗粒的沉降速度为u,tm,，则应使u u,tm,，于是得沉降槽的最小截面积为：,注意：,A,的数值应在进料与底流之间的整个范围内进行计算，选出其中的最大值，再乘以适当的安全系数，作沉降槽的横截面积。,计算沉降槽的高度,沉降槽的总高度=压紧区高度+其它区域的高度(1,2m),压紧区高度：,依据压紧时间来决定，压紧时间一般由间歇试验,来确定。,压紧区高度计算式为：,注意：,按上式计算出的压紧区高度，通常需附加,75%,的安全量。,3.4.3,离心沉降速度的计算,(1)离心沉降速度,计算方法,：同重力场，重力,离心力；,离心沉降速度,u,r,：随颗粒旋转半径 r 变化,。,层流Stokes,区：,(2)衡量离心分离性能的指标,离心分离因数:,说明:,评价离心分离设备的重要指标,K,C,越大，分离效能越高。,离心沉降设备,工业上应用的两种型式：旋流器和离心沉降机。,旋流器：,设备静止，流体旋转运动；,离心沉降机：,设备本身和液体一起旋转。,(1)旋风分离器,基本结构与操作原理,进气口形状,：矩形,尺寸,：进口管,A,、,B；,圆柱筒直径,D,(主要尺寸)；,排气口直径,D,1,。,进气,排气,出灰口,旋风分离器示意图,B,标准型旋风分离器尺寸间关系,：,旋风分离器的性能参数,临界粒径,d,c,：能够分离出的最小颗粒直径,。,假设条件：,a）,颗粒与气体在器内等速运动，均为进口气速；,b）,颗粒沉降时，最大距离是旋风分离器进气口宽度,B,；,c）颗粒,沉降处于,stokes,区。,沉降速度：,沉降时间：,设,：气体旋转圈数,N,，则气流运行距离,颗粒分离条件：,气体停留时间：,分离效率：,（1）总效率,（2）分级效率,两者关系：,按假设情况：,实际情况：,旋风分离器的阻力,是旋风分离器的经济指标。,分级效率曲线,0,10,20,30,40,50,20,40,60,80,100,粒径,d,i,/,m,分级效率,i,/%,10,1.0,0.1,粒径比,d,i,/,d,50,分级效率,i,/%,20,40,60,100,标准旋风分离器的,i,与,d,i,/,d,50,曲线,常见旋风分离器的形式,1）进口方式,切向进口：,切向进口方式结构简单，较常用。,旋风分离器切向进口,B,螺旋面进口：,结构复杂，设计制造不方便。,蜗壳形进口：,结构简单，减小阻力。,轴向进口：,常用于多管式旋风分离器。,2）常用型式,标准型、CLT/A型、CLP型、扩散式等。,标准型：,结构简单、容易制造、处理量大；,适用于捕集密度大且颗粒尺寸大的粉尘。,标准型旋风分离器,CLT/A型：,具有螺旋面进口，结构与标准型旋风分离器相似；,CLP型：,蜗壳形进口，分为A型和B型；,扩散式：,适用于净化颗粒浓度较高的气体。,多级旋风分离器,(2)旋液分离器,分离液-固非均相混合物；,结构与工作原理与旋风分离器类似；,特点：形状细长、直径小、圆锥部分长；,优点：,结构简单，没有运动部件，体积小、处理量大；,缺点：,产生较大阻力；造成设备严重磨损。,1悬浮液入口管,2圆筒,3锥形筒,4第流出口,5中心溢流管,6溢流出口管,(3),离心沉降机,分离液-固非均相混合物,特点：转速可以根据需要调整，,适用于分离困难的体系，,常用的离心沉降机：转鼓式离心机、蝶片式离心机等。,转鼓式离心沉降机：,1固体,2液体,蝶片式离心机：,用 途：,分离乳浊液和从液体中分离少量极细的固体颗粒，,广泛用于润滑油脱水、牛乳脱脂、饮料澄清等。,管式超速离心机：,
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