化工原理 第三章教材
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化工原理第三章 第三节
第三章 沉降与过滤
第三节 离心沉降
一、离心沉降速度
二、旋风分离器操作原理
三、旋风分离器的性能
四、旋风分离器的结构型
式与选用
2012-12-22
离心沉降： 依靠惯性离心力的作用使流体中的颗粒产生
沉降运动。
适于分离两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。 惯性离心力场与重力场的区别 重力场 力场强度 方向 作用力 重力加速度g 指向地心 Fg=mg 离心力场 ut2/R 沿旋转半径从中心指向外周
2012-12-22
图3－10 旋液分离器示意图
2012-12-22
旋液分离器的结构特点是直径小而圆锥部 分长，其进料速度约为2~10m/s,可分离的粒径 约为5~200μ m 。若料浆中含有不同密度或不 同粒度的颗粒,可令大直径或大密度的颗粒从底 流送出,通过调节底流量与溢流量比例，控制两 流股中颗粒大小的差别，这种操作成为分级。 用于分级的旋液分离器成为水力分粒器。
阻力系数为
24 Re
2
dr d p p 2 r d 18
（3－21）
2012-12-22
三、旋风分离器
旋风分离器的构造和操作原理
主体的上部为圆筒形，下部为圆锥形，中 央有一升气管。含尘气体从侧面的矩形进气管 切向进入器内，然后在圆筒内作自上而下的圆 周运动。颗粒在随气流旋转过程中被抛向器壁， 沿器壁落下，自锥底排出。由于操作时旋风分 离器底部处于密封状态，所以，被净化的气体 到达底部后折向上，沿中心轴旋转着从顶部的 中央排气管排出。
气体通过旋风分离器时，由于进气管、排气管及主体器壁
所引起的摩擦阻力，气体流动时的局部阻力以及气体旋转
所产生的动能损失造成了气体的压强降，
第三节 离心沉降
一、离心沉降速度
二、旋风分离器操作原理
三、旋风分离器的性能
四、旋风分离器的结构型
式与选用
2012-12-22
离心沉降： 依靠惯性离心力的作用使流体中的颗粒产生
沉降运动。
适于分离两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。 惯性离心力场与重力场的区别 重力场 力场强度 方向 作用力 重力加速度g 指向地心 Fg=mg 离心力场 ut2/R 沿旋转半径从中心指向外周
2012-12-22
图3－10 旋液分离器示意图
2012-12-22
旋液分离器的结构特点是直径小而圆锥部 分长，其进料速度约为2~10m/s,可分离的粒径 约为5~200μ m 。若料浆中含有不同密度或不 同粒度的颗粒,可令大直径或大密度的颗粒从底 流送出,通过调节底流量与溢流量比例，控制两 流股中颗粒大小的差别，这种操作成为分级。 用于分级的旋液分离器成为水力分粒器。
阻力系数为
24 Re
2
dr d p p 2 r d 18
（3－21）
2012-12-22
三、旋风分离器
旋风分离器的构造和操作原理
主体的上部为圆筒形，下部为圆锥形，中 央有一升气管。含尘气体从侧面的矩形进气管 切向进入器内，然后在圆筒内作自上而下的圆 周运动。颗粒在随气流旋转过程中被抛向器壁， 沿器壁落下，自锥底排出。由于操作时旋风分 离器底部处于密封状态，所以，被净化的气体 到达底部后折向上，沿中心轴旋转着从顶部的 中央排气管排出。
气体通过旋风分离器时，由于进气管、排气管及主体器壁
所引起的摩擦阻力，气体流动时的局部阻力以及气体旋转
所产生的动能损失造成了气体的压强降，
化工原理第三章
（3）环境保护与安全生产。例如,对排放的废气、废液中的 有害固体物质分离处理，使其达到规定的排放标准等。
第三章 非均相物系的分离
由于非均相混合物的连续相和分散相存在着较 大物理性质（如密度、黏度等）的差异，故可采用 机械方法实现两相的分离，其方法是使分散相和连 续相产生相对运动。常用的非均相混合物的分离方 法有沉降、过滤、湿法除尘和静电分离等，本章重 点介绍沉降和过滤的操作原理及设备。
从图中可以看出，对球形颗粒（ϕs＝1），曲线按 Re值大致分为三个区域，各区域内的曲线可分别用相应 的关系式表达如下：
层流区或斯托克斯区（10-4< Re<1）
第一节 沉 降 分 离
3. 颗粒沉降速度的计算
将式(3-8)、式（3-9）及式（3-10）分别代入式（3-5），并 整理可得到球形颗粒在相应各区的沉降速度公式，即
化工原理
第三章 非均相物系的分离
沉降分离 过滤 离心机
第三章 非均相物系的分离
知识目标
掌握沉降分离和过滤设备（包括沉降室、旋风分离器、过滤机） 的设计或选型。理解沉降分离和过滤的原理、过程的计算、影响沉 降分离的因素及恒压过滤过程的计算。熟悉典型过滤设备的特点与 生产能力的计算以及提高过滤设备生产能力的途径及措施。了解其 他分离设备的结构与选型。
图3-1 沉淀粒子的受力情况
第一节 沉 降 分 离
第一节 沉 降 分 离
静止流体中颗粒的沉降速度一般经历加速和恒速两个阶段。 颗粒开始沉降的瞬间，初速度u为零，使得阻力为零，因此加速 度a为最大值；颗粒开始沉降后，阻力随速度u的增加而加大，加 速度a则相应减小，当速度达到某一值ut时，阻力、浮力与重力 平衡，颗粒所受合力为零，使加速度为零，此后颗粒的速度不再 变化，开始做速度为ut的匀速沉降运动。
第三章 非均相物系的分离
由于非均相混合物的连续相和分散相存在着较 大物理性质（如密度、黏度等）的差异，故可采用 机械方法实现两相的分离，其方法是使分散相和连 续相产生相对运动。常用的非均相混合物的分离方 法有沉降、过滤、湿法除尘和静电分离等，本章重 点介绍沉降和过滤的操作原理及设备。
从图中可以看出，对球形颗粒（ϕs＝1），曲线按 Re值大致分为三个区域，各区域内的曲线可分别用相应 的关系式表达如下：
层流区或斯托克斯区（10-4< Re<1）
第一节 沉 降 分 离
3. 颗粒沉降速度的计算
将式(3-8)、式（3-9）及式（3-10）分别代入式（3-5），并 整理可得到球形颗粒在相应各区的沉降速度公式，即
化工原理
第三章 非均相物系的分离
沉降分离 过滤 离心机
第三章 非均相物系的分离
知识目标
掌握沉降分离和过滤设备（包括沉降室、旋风分离器、过滤机） 的设计或选型。理解沉降分离和过滤的原理、过程的计算、影响沉 降分离的因素及恒压过滤过程的计算。熟悉典型过滤设备的特点与 生产能力的计算以及提高过滤设备生产能力的途径及措施。了解其 他分离设备的结构与选型。
图3-1 沉淀粒子的受力情况
第一节 沉 降 分 离
第一节 沉 降 分 离
静止流体中颗粒的沉降速度一般经历加速和恒速两个阶段。 颗粒开始沉降的瞬间，初速度u为零，使得阻力为零，因此加速 度a为最大值；颗粒开始沉降后，阻力随速度u的增加而加大，加 速度a则相应减小，当速度达到某一值ut时，阻力、浮力与重力 平衡，颗粒所受合力为零，使加速度为零，此后颗粒的速度不再 变化，开始做速度为ut的匀速沉降运动。
化工原理(第四版)第三章 沉降与过滤
ut
4d p ( p )g 3
2020/9/15
4
（二）流体中颗粒运动的阻力(曳力)
Fd
Ap
u2
2
4
d p2
u2
2
——阻力系数（曳力系数）
f (Re)
Re d p ut
、——流体特性
dp、ut——颗粒特性
2020/9/15
5
2020/9/15
6
2020/9/15
——球形 圆盘形
2020/9/15
16
（二）沉降槽（增稠器） 1. 悬浮液的沉聚过程
2020/9/15
17
2. 沉降槽（增稠器）
2020/9/15
18
第三节 离心沉降
一、离心沉降速度 （一）沉降过程
合
切向速度 u 径向速度 ur 合成u合
2020/9/15
19
离心力：FC
m
u2 r
6
d
3 p
p
u2 r
径向向外
2020/9/15
28
第四节 过 滤
一、悬浮液的过滤
滤浆 滤饼 过滤介质
滤液
推动力：压力差，离心力，重力 阻 力：滤饼、过滤介质阻力
2020/9/15
29
（一）两种过滤方式 1. 滤饼过滤
2020/9/15
30
2. 深层过滤
2020/9/15
31
（二）过滤介质
类别： • 织物介质 • 多孔性固体介质 • 堆积介质 • 多孔膜：高聚物膜、无机膜
t
H ut
W
分离条件： t
即
LH
u ut
或
L u H ut
第三章沉降与过滤(化工原理王志魁版)
互不碰撞、互不影响。
浮力Fb
阻力Fd
p , 颗粒下沉
p
2020/8/3
重力Fg
2
重力：Fg
mg
6
d p3pg
浮 力 ：Fb
6
d p3 g
阻力：Fd
Ap
u2
2
4
d p2
u2
2
Fg Fb Fd ma
6
dp3pg
6
d
3 p
g
4
d p2
u2
2
6
d
3 p
pa
2020/8/3
3
重力沉降速度: 颗粒受力平衡时，匀速阶段颗粒相对 于流体的运动速度。
缺点： 清灰难； 隔板间距小，
颗粒易被扬起。
15
3. 临界颗粒直径
临界颗粒直径dpC——降尘室理论上能100%除去的 最小颗粒直径。
层流
ut
d
2 pc
(
p
18
)g
ut
H L
u
qV WL
d pc
18 ( p )g ut
18 qV ( p )g WL
2020/8/3
16
（二）沉降槽（增稠器） 1. 悬浮液的沉聚过程
b ui
rm——平均旋转半径
2020/8/3
23
沉降速度：
ur
dp2(p 18
)
ui2 rm
沉降时间：r
b ur
18brm d p2 ( p )ui2
停留时间： 2 rm n n——旋转圈数
ui
沉降分离条件： r
2020/8/3
24
b 临界颗粒直径：d pc 3 nui ( p )
化工原理_第三版_陈敏恒_课件_华东理工内部第03章
3.2 混合机理 3.2.1 搅拌器的两个功能 （1）总体流动 将流体输送到搅拌釜内各处 大尺度宏观混合。
（2）强剪切或高度湍动 产生剪切力场或旋涡 小尺度宏观混合，促进微观混合。 注意：流体不是靠桨叶直接打碎的，而是靠高剪 切力场撕碎的。
射流现象
作用 ①夹带 ②剪切, 脉动
3.2.2 均相液体的混合机理 （1）低黏度液体的混合 总体流动+高度湍动 最小液团尺寸为10μm量级 （2）高黏度及非牛顿流体的混合 多处于层流状态——混合机理主要依赖于 充分的总体流动。 3.2.3 非均相物系的混合机理 （1）液滴或气泡的分散
(3) 偏心安装 ——破坏循环回路 的对称性 (录像)
(4) 装导流筒——避免短路及死区
3.4 搅拌功率 3.4.1 混合效果与功率消耗 功率消耗 P =ρgHqV 增加功率——改善混合效果 能量合理有效利用——与桨形、尺寸选择有关 大尺度：qv大；小尺度：H大；→P大 对搅拌器,要求能消耗更多的功率（如设置挡 板）,以获得较好的搅拌效果。（与泵不同） 搅拌器设计：不是设法提高效率η，而是设法增 加功率P。尽管如此，搅拌装置仍存在能量的有 效利用。 如需要快速分布，要有大流量； 如需要高破碎度，要有高湍动。
（3）气泡尺度的分布 原理基本相同，但气液界面张力比液液界面 张力为大，气液密度差大，大气泡易浮升到液 面，因此分散更加困难。
（3）搅拌器的性能 3.3.1 常用搅拌器的性能 （1） 旋桨式搅拌器(录像) qV大，H小，轴向流出 叶片端速度5~15m/s 适于低黏度液体 μ<10Pa· s （2） 涡轮式搅拌器(录像) qV小，H大，径向流出 叶片端速度3~8m/s 适于中等黏度液体 μ<50Pa· s
1
3.4.3 搅拌功率的分配
化工原理第三章1沉降
实验装置与步骤
• 实验装置：沉降实验装置主要包括实验管、测量段、流量计、 压力计、搅拌器和数据采集系统等部分。实验管采用透明材料 制成，以便观察颗粒的沉降行为。测量段用于放置光学检测器 或摄像头，以便记录颗粒的沉降过程。流量计用于测量流体的 流量，压力计用于测量流体的压力，搅拌器用于保证流体的均 匀性。数据采集系统用于实时采集实验数据。
沉降的原理
由于颗粒或液滴受到重力 作用，它们会向气体的下 游方向移动，最终在某一 位置沉积下来。
沉降的分类
重力沉降、离心沉降和惯 性沉降。
重力沉降速度的计算
斯托克斯定律
颗粒在静止流体中的沉降速度与颗粒直径的平方成正 比，与流体粘度成反比。
修正的斯托克斯定律
考虑到颗粒形状、密度和流体粘度的影响，对斯托克 斯定律进行修正。
颗粒的密度
颗粒的密度是指颗粒的质量与其体积的比值。密度大的颗粒在流体中更容易下沉 ，而密度小的颗粒则更容易漂浮。
在化工生产中，密度差异是实现固液分离的重要依据之一。
颗粒的粒径和粒径分布
颗粒的粒径是指其直径或宽度，而粒 径分则是指颗粒群中不同粒径颗粒 的分布情况。
粒径和粒径分布对颗粒的沉降速度和 沉降效果有显著影响。在化工生产中， 控制颗粒的粒径和粒径分布对于提高 产品质量和生产效率具有重要意义。
数据分析
对处理后的数据进行统计分析，包括描述性统计、相 关性分析和回归分析等步骤。描述性统计主要是计算 平均值、中位数、标准差等统计量，相关性分析主要 是分析各因素之间的相关性，回归分析主要是建立数 学模型预测沉降速度。通过数据分析可以得出颗粒的 粒径、密度、流体粘度等因素对沉降速度的影响程度 和规律，为实际工业应用提供理论依据。
颗粒的流体阻力特性
化工原理第三章(概述、重力沉降)
2013-7-14
附录查得，水在20℃时 ρ＝998.2kg/m3，μ=1.005×10-3Pa.s
ut
95 10 3000 998.2 9.81 9.797 10
6 2
－3
18 1.005 10
3
(m / s )
核算流型：
Re d p ut
95 10 6 9.797 10 3 998.2 0.9244 2 3 1.005 10
3 d P g
2 d P u 2
4
2
0
由此可解出沉降速度：
ut
4 gd P P 3
——沉降速度基本计算式
2013-7-14
（1）颗粒从静止开始作沉降运动时，分为加速和匀 速两个阶段； （2）对于小颗粒，加速阶段时间很短，通常忽略， 可以认为沉降过程是匀速的。 （3）颗粒便作匀速运动时的速度 称为沉降速度。
和连续介质分别是什么？
2013-7-14
四、非均相物系的分离方法
一般可用机械方法加以分离，故又称机械分离。
常用的机械分离方法有：
（1）沉降分离法；
（2）过滤分离法；
（3）液体洗涤（湿法）分离法；
（4）静电除尘法；
（5）惯性力除尘法。
【说明】需根据分离对象确定分离方法。
2013-7-14
五、非均相物系分离的作用
去转化器
电除尘器
泡沫塔
二氧化硫除尘净化工艺流程简图
2013-7-14
水处理工艺流程图
2013-7-14
污水处理工艺流程图
2013-7-14
六、颗粒与流体相对运动时所受到的阻力
1、三种相对运动形式
附录查得，水在20℃时 ρ＝998.2kg/m3，μ=1.005×10-3Pa.s
ut
95 10 3000 998.2 9.81 9.797 10
6 2
－3
18 1.005 10
3
(m / s )
核算流型：
Re d p ut
95 10 6 9.797 10 3 998.2 0.9244 2 3 1.005 10
3 d P g
2 d P u 2
4
2
0
由此可解出沉降速度：
ut
4 gd P P 3
——沉降速度基本计算式
2013-7-14
（1）颗粒从静止开始作沉降运动时，分为加速和匀 速两个阶段； （2）对于小颗粒，加速阶段时间很短，通常忽略， 可以认为沉降过程是匀速的。 （3）颗粒便作匀速运动时的速度 称为沉降速度。
和连续介质分别是什么？
2013-7-14
四、非均相物系的分离方法
一般可用机械方法加以分离，故又称机械分离。
常用的机械分离方法有：
（1）沉降分离法；
（2）过滤分离法；
（3）液体洗涤（湿法）分离法；
（4）静电除尘法；
（5）惯性力除尘法。
【说明】需根据分离对象确定分离方法。
2013-7-14
五、非均相物系分离的作用
去转化器
电除尘器
泡沫塔
二氧化硫除尘净化工艺流程简图
2013-7-14
水处理工艺流程图
2013-7-14
污水处理工艺流程图
2013-7-14
六、颗粒与流体相对运动时所受到的阻力
1、三种相对运动形式
化工原理第三章_2012 - 打印版
一、非稳流的应用举例 例3-2见P122 【例 3-2】如附图所示，水由位于水箱底部、孔径 d 为 30mm 的泄 水孔排出。若水箱内水面上方保持 20mmHg 真空度，水箱直径 D 为1.0m，盛水深度1.5m，试求 p (1)能自动排出的水量及排水所需时间； (2)如在泄水孔处安装一内径与孔径相同的0.5m D 长的导水管（虚线所示），水箱能否自动排空 1.5m H 及排水所需时间（流动阻力可忽略不计。）
z1
1
A11
流体输送系统示意图 SCU.CE MPFL 2012/9/2
gH
u v 30000 2 11.792u 2 d 0.0532 1000 4 A12 4
9.53 / 3600
H 4.78(m)
SCU.CE MPFL 2012/9/2
•2
•2012/9/2
(2)
R?
1 2m
R( 0 ) g ( p2 gz2 ) ( p1 gz1 )
R (13600 1000) 9.81
得
R
1
Hg
水
1
P=10000Pa(表) d=0.027m
5m
假定R读数在U形管的右侧
( p1 16000 0 g ) ( p1 2 1000 9.81)
真
解：（1）设t 时刻水箱内水深度为H，孔口水 流速度为 u0 ，以孔口面为基准面，在水面 1-1 与孔口截面2-2间列柏努利方程，有:
2 u2 u p u gz11 11 gz2 2 2 gz 2 2
d
p11 p
p2=pa;p1=pa-p真
pa
A5
SCU.CE MPFL 2012/9/2
化工原理第三章PPT
第三章 非均相物系的分离
1 重力沉降
重力： 浮力： Fg Fb 6 6 4 d
2
d sg
3
阻力Fd 浮力Fb
d g
3
阻力：
Fd
u 2
2
6
d ( s )
3
4
d
2
u t 2
2
ut
4 d ( s )g 3
V2=KA2θ
q2=Kθ
• 例 拟在9.81kPa的恒定压强差下过滤悬浮于水中直径为 0.1mm的球形颗粒物质，悬浮液中固相体积分率为10%， 水的粘度为1×10-3Pa· s。过滤过程介质阻力不计，滤饼为 不可压缩滤饼，其空隙率为60%，过滤机过滤面积为10m2， 计算：(1)得到15m3滤液时需过滤时间；(2)若将过滤时间 延长一倍时，可得滤液共为若干? • 例 在100KPa的恒压下过滤某悬浮液，温度30℃，过滤 14 2 1 10 m 面积为40m2 ，并已知滤渣的比阻为 , υ值为 0.05m3/m-3。过滤介质的阻力忽略不计，滤渣为不可压 缩，试求：(1)要获得10m3滤液需要多少过滤时间？(2)若 仅将过滤时间延长一倍，又可以再获得多少滤液？(3)若 仅将过滤压差增加一倍，同样获得10m3滤液时又需要多 少过滤时间？
6.6 恒压过滤 (V+Ve)2=KA2(θ＋θe)
(q+qe)2=K(θ＋θe)
总结：恒压过滤方程式
以绝对滤液量为基准
(V+Ve)2=KA2(θ＋θe) V2+2VeV =KA2θe
以相对滤液量为基准
(q+qe)2=K(θ＋θe) q2+2qeq =Kθe qe=Kθe
1 重力沉降
重力： 浮力： Fg Fb 6 6 4 d
2
d sg
3
阻力Fd 浮力Fb
d g
3
阻力：
Fd
u 2
2
6
d ( s )
3
4
d
2
u t 2
2
ut
4 d ( s )g 3
V2=KA2θ
q2=Kθ
• 例 拟在9.81kPa的恒定压强差下过滤悬浮于水中直径为 0.1mm的球形颗粒物质，悬浮液中固相体积分率为10%， 水的粘度为1×10-3Pa· s。过滤过程介质阻力不计，滤饼为 不可压缩滤饼，其空隙率为60%，过滤机过滤面积为10m2， 计算：(1)得到15m3滤液时需过滤时间；(2)若将过滤时间 延长一倍时，可得滤液共为若干? • 例 在100KPa的恒压下过滤某悬浮液，温度30℃，过滤 14 2 1 10 m 面积为40m2 ，并已知滤渣的比阻为 , υ值为 0.05m3/m-3。过滤介质的阻力忽略不计，滤渣为不可压 缩，试求：(1)要获得10m3滤液需要多少过滤时间？(2)若 仅将过滤时间延长一倍，又可以再获得多少滤液？(3)若 仅将过滤压差增加一倍，同样获得10m3滤液时又需要多 少过滤时间？
6.6 恒压过滤 (V+Ve)2=KA2(θ＋θe)
(q+qe)2=K(θ＋θe)
总结：恒压过滤方程式
以绝对滤液量为基准
(V+Ve)2=KA2(θ＋θe) V2+2VeV =KA2θe
以相对滤液量为基准
(q+qe)2=K(θ＋θe) q2+2qeq =Kθe qe=Kθe
化工原理第三章第一节
非均相混合物 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。 固体颗粒和气体构成的含尘气体 例如 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
2019/1/16
分散相
分散物质 非均相物系 连续相 连续相介质
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 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
Rer=dur/ 1或2
24 层流区 Rer
ur
d 2 s ar 18
d 2 s 2 r 18
d 2 s ut2 18r
A r1 r2 O r ut B ur C
ac K C -----离心分离因数 g
数值约为几千～几万
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Vs表示，m3/s。 降尘室内的颗粒运动 以速度u 随气体流动
2019/1/16
以速度ut
作沉降运动
1．重力沉降设备 降尘室
结构： 除尘原理：
思考1：为什么气体进入降尘 室后，流通截面积要扩大？
连续相与分散相 机械 分散相和连续相 分离 分离 不同的物理性质 发生相对运动的方式
2019/1/16
沉降 过滤
2019/1/16
2019/1/16
2019/1/16
2019/1/16
2019/1/16
2019/1/16
2019/1/16
2019/1/16
第二节 沉降分离
一、沉降原理
u
2019/1/16
分散相
分散物质 非均相物系 连续相 连续相介质
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 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
Rer=dur/ 1或2
24 层流区 Rer
ur
d 2 s ar 18
d 2 s 2 r 18
d 2 s ut2 18r
A r1 r2 O r ut B ur C
ac K C -----离心分离因数 g
数值约为几千～几万
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Vs表示，m3/s。 降尘室内的颗粒运动 以速度u 随气体流动
2019/1/16
以速度ut
作沉降运动
1．重力沉降设备 降尘室
结构： 除尘原理：
思考1：为什么气体进入降尘 室后，流通截面积要扩大？
连续相与分散相 机械 分散相和连续相 分离 分离 不同的物理性质 发生相对运动的方式
2019/1/16
沉降 过滤
2019/1/16
2019/1/16
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第二节 沉降分离
一、沉降原理
u
化工原理 第三章 沉降与过滤
（1）作用：防止滤饼压缩及细小颗粒堵塞过滤介质的孔隙。 （2）使用方法： A . 在悬浮液中加入助滤剂后一起过滤。 B. 先把助滤剂配成悬浮液并过滤，形成助滤剂层后，才正式过滤。 应予注意，一般以获得清净滤液为目的时，采用助滤剂才是适宜的。 （3）要求 A.能形成多孔饼层刚性颗粒 B.物理、化学性质稳定 c.具有不可压缩性（在使用的压力范围内）
二.过滤基本方程
1. 定义 （1）空隙率：单位体积床层中的空隙体积，，m3/m3。 （2）比表面：单位体积颗粒所具有的表面积，a，m2/m3。 2. 孔道当量直径
(1)
3. 过滤速度： 由 所以
（2）
得
u1 u /
（3）
过滤介质层相垂直的方向上床层空隙中的滤液流速u1 按整个床层截面积计算的滤液平均流速u
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；
解：1）降尘室的总高度H
273 t 273 427 VS V0 1 2.564m3 / s 273 273
VS 2.564 H bu 2 0.5
2.564m
2）理论上能完全出去的最小颗粒尺寸
Vs 2.564 ut 0.214m / s bl 2 6
将（1）、（3）代入（2）并写成等式
pc 1 3 u ' 2 ( ) 2 K a (1 ) L
层流流动，K’值可取为5。
Pc u 2 ( ) 2 5a (1 ) L
3
——过滤速度表达式
4. 过滤速率（体积流量）：单位时间内获得的滤液体积
显然
所以
5. 滤饼的阻力 令 — 滤饼的比阻
t
Vs blu t
——降尘室的生产能力
二.过滤基本方程
1. 定义 （1）空隙率：单位体积床层中的空隙体积，，m3/m3。 （2）比表面：单位体积颗粒所具有的表面积，a，m2/m3。 2. 孔道当量直径
(1)
3. 过滤速度： 由 所以
（2）
得
u1 u /
（3）
过滤介质层相垂直的方向上床层空隙中的滤液流速u1 按整个床层截面积计算的滤液平均流速u
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；
解：1）降尘室的总高度H
273 t 273 427 VS V0 1 2.564m3 / s 273 273
VS 2.564 H bu 2 0.5
2.564m
2）理论上能完全出去的最小颗粒尺寸
Vs 2.564 ut 0.214m / s bl 2 6
将（1）、（3）代入（2）并写成等式
pc 1 3 u ' 2 ( ) 2 K a (1 ) L
层流流动，K’值可取为5。
Pc u 2 ( ) 2 5a (1 ) L
3
——过滤速度表达式
4. 过滤速率（体积流量）：单位时间内获得的滤液体积
显然
所以
5. 滤饼的阻力 令 — 滤饼的比阻
t
Vs blu t
——降尘室的生产能力
化工原理：第三章 机械分离
第三章 机械分离
(非均相混合物的分离)
1
返回
3-1 引言
一、机械分离 通过机械力（重力、离心力或压差）分离
非均相混合物的单元操作。 二、机械分离的目的及重要性 1. 使原料得到提纯和净化 2. 获得中间产品或成品 3. 回收有用物质 4. 机械分离在环境保护方面具有重要的作用 三、机械分离的常用方法 1. 筛分 2. 沉降 3. 过滤
因为沉降依据的有重力或离心力，
重力沉降 所以沉降又可分为
离心沉降
3
返回
（一）重力沉降原理—沉降速度
一 固体颗粒在流体中的沉降运动
1．颗粒沉降运动中的受力分析
d，s的球形颗粒
(1) 作用力
重力
6
d3sg
离心力
6
d
3 s ar
6
d 3s
ut2 r
4
返回
(2) 浮力 重力场 d 3g
6
(3)阻力
离心力场 d 3 ut2
都能提高除尘室的分离效率
对气体p
pM RT
,Vs
ms
21
返回
三 离心沉降设备
重力沉降的不足与离心沉降的优势
设备体积小而分离效率高
3-9．旋风分离器
一、构造与工作原理
圆筒、圆锥、矩形切线入口
气流获得旋转 向下锥口 向上，气芯
顶部中央排气口
22
返回
颗粒器壁滑落 各部分尺寸——按比例 (见教材) 二、旋风分离器的主要性能 1、分离性能——评价分离性能的两种不同方式有
② 作用力的方向不同 重力沉降 方向指向地心
离心沉降 方向沿旋转半径从中
心指向 ur 的方向
③ 重力沉降速度是颗粒运动的绝对速度
(非均相混合物的分离)
1
返回
3-1 引言
一、机械分离 通过机械力（重力、离心力或压差）分离
非均相混合物的单元操作。 二、机械分离的目的及重要性 1. 使原料得到提纯和净化 2. 获得中间产品或成品 3. 回收有用物质 4. 机械分离在环境保护方面具有重要的作用 三、机械分离的常用方法 1. 筛分 2. 沉降 3. 过滤
因为沉降依据的有重力或离心力，
重力沉降 所以沉降又可分为
离心沉降
3
返回
（一）重力沉降原理—沉降速度
一 固体颗粒在流体中的沉降运动
1．颗粒沉降运动中的受力分析
d，s的球形颗粒
(1) 作用力
重力
6
d3sg
离心力
6
d
3 s ar
6
d 3s
ut2 r
4
返回
(2) 浮力 重力场 d 3g
6
(3)阻力
离心力场 d 3 ut2
都能提高除尘室的分离效率
对气体p
pM RT
,Vs
ms
21
返回
三 离心沉降设备
重力沉降的不足与离心沉降的优势
设备体积小而分离效率高
3-9．旋风分离器
一、构造与工作原理
圆筒、圆锥、矩形切线入口
气流获得旋转 向下锥口 向上，气芯
顶部中央排气口
22
返回
颗粒器壁滑落 各部分尺寸——按比例 (见教材) 二、旋风分离器的主要性能 1、分离性能——评价分离性能的两种不同方式有
② 作用力的方向不同 重力沉降 方向指向地心
离心沉降 方向沿旋转半径从中
心指向 ur 的方向
③ 重力沉降速度是颗粒运动的绝对速度
化工原理课件-第三章传热
3-1 概述3-2 热传导3-3 3传热书P115对流传热3-4 传热过程计算3-5 热辐射3-6 换热器3-1-1 传热过程在化工生产中的应用3-1-2 传热的三种基本方式3-1-3 3-1概述书P128冷热流体的接触方式3-1-4 热载体及其选择3-1-5 间壁式换热器的传热过程3-1-1 传热过程在化工生产中的应用加热或冷却回收热量保温强化传热过程削弱传热过程3-1-2 传热的三种基本方式一、热传导热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分，或传递到与之接触的另一物体的过程称为热传导。
特点：没有物质的宏观位移气体分子做不规则热运动时相互碰撞的结果；固体导电体：自由电子在晶格间的运动；非导电体：通过晶格结构的振动来实现的；液体机理复杂。
二、对流流体内部质点发生相对位移的热量传递过程。
自然对流：由于流体内温度不同造成的浮升力引起的流动。
强制对流：流体受外力作用而引起的流动。
三、热辐射物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射。
能量转移、能量形式的转化；不需要任何物质作媒介。
对流传热：流体与固体壁面之间的传热过程。
3-1-3 冷热流体的接触方式一、直接接触式板式塔填料塔凉水塔二、蓄热式低温流体优点：•结构较简单；•耐高温。
缺点：•设备体积大；•有一定程度的混合。
高温流体三、间壁式（1）套管换热器热流体T 1传热面为内管壁的表面积冷流体t1t2T2（2）列管换热器热流体T 1传热面为壳内所有管束壁的表面积T 2冷流体t 1t 23-1-4 热载体及其选择加热剂：热水、饱和水蒸气；矿物油或联苯等低熔混合物、烟道气等；用电加热。
冷却剂：水、空气、冷冻盐水、液氨等加热温度 180 C饱和水蒸气（高、中及低压）冷却温度 30 C水3-1-5 间壁式换热器的传热过程一、基本概念热负荷Q’：工艺要求，某流体需升温或降温时吸收或放出的热量，单位J/s或W。
传热速率Q（热流量）：单位时间内通过换热器的整个传热面传递的热量，单位J/s或W。
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现有一底面积为 2m2的降尘室，用以处理 20℃的常压含 尘空气。尘粒密度为 1800kg/m3。现需将直径为 25μm 以上 的颗粒全部除去，试求：
(1) 该降尘室的含尘气体处理能力，m3/s；
(2) 若在该降尘室中均匀设置 9 块水平隔板，则含尘气 体的处理能力为多少 m3/s？
B、增稠器----分离悬浮液（连续生产过程）
① 干扰沉降：相邻颗粒的运动改变了原来单个颗粒周 围的流场，颗粒沉降相互干扰
② 壁效应：壁面，底面处曳力 ↓ ③ 颗粒形状：
例 5-1 颗粒大小测定 已测得密度为 ρp = 1630kg/m3 的塑料珠在 20℃ 的 CCl4 液体中的 沉降速度为 1.70×10-3m/s，20℃时CCl4 的密度ρ=1590kg/m3，粘度 μ=1.03×10-3Pa/s，求此塑料珠的直径
A、受力分析
重力：Fg
mg
6
d
3 p
p
g
浮力：
Fb
m
p
g
6
d
3 p
g
曳力： Fd
Ap
1 u2
2
B、重力沉降的几个阶段
1. 沉降的加速阶段：
设初始速度为0，根据牛顿第二定律：
Fg
Fb
Fd
m du
d
0
du
(p
)g
3
u2
d
p
4d p p
2. 沉降的等速阶段
u Fd
, du
d
某一时刻，du d
悬浮液在任何设备内静置，均会发生沉降过程，其中固体颗粒在 重力作用下沉降与液体分离
➢ 工作原理： ➢ 沉降的两个阶段： 上部----自由沉降 下部----干扰沉降
➢ 双重功能：得到澄清液体，产率取决于D器 增稠悬浮液，必须有足够的停留时间
➢絮凝剂
第三节 离心沉降
问题：为什么要进行离心沉降？
答：
小颗粒，Stocks 区, utc
除尘条件： r
t
即： AH H qV ut
临界条件： AH H qV ut
临界粒径 d pc ,临界沉降速度 utc
小颗粒，Stocks 区, utc
gd
2 pc
(
p
)
18
d pc
处理能力： qV Aut
18 V (p )g A
此式表明对一定物系，降尘室的处理能力只取决于降尘 室的底面积，而与高度无关。
Chongqing Technology and Business University
3 沉降与过滤
本章将考察流固两相物系中固体颗粒与流体间的相对运动。
讲解内容
➢ 概述 ➢ 颗粒的沉降运动 ➢ 沉降分离设备 ➢ 过滤原理及设备
第一节 概述
一、混合物的分类
均相混合物：物系内部各处物料性质均匀，且不存在相界面 非均相混合物：内部有隔开两相的界面存在，且界面两侧物料性质截然不同
沉降分离：重力沉降，离心沉降
某些物理、化学过程：固体干燥
过 滤：
催化反应
固体流态化
2.相对运动的特殊性
相对运动包括： 颗粒静止，流体绕流 流体静止，颗粒沉降 两相都运动，但保持一定的相对速度
就流体对颗粒的作用力面言，只要相对速度相同，三者无本质区别。
假设颗粒静止，流体绕流
比较 颗粒对流体的作用力 流体对颗粒的作用力
严格地说，旋风分离器内气流的运动情况相当复杂。由于细粉 的凝聚与分散，器壁对细粉的反弹作用以及粒子间的摩擦作用 等原因，分离机理很复杂，理论上的研究从未停止过。
1.构造
➢ 圆筒部分：矩形进口 管、圆形排气管、圆筒 ➢ 锥形部分： ➢ 集尘室----灰斗
2.工作原理
含固体颗粒的气体由矩形进品管切向进入器内， 以造成气体与颗粒的圆周运动，颗粒被离心力抛至器 壁并汇集于锥形底部的集斗中，被 净化后的气体从 中央排气管排出。
Ut：可根据不同的情况，用公式求解。
2.过程数学描述
降尘室 : 底面积A LB,高H
含尘气 : 在流动截面上均匀分布 ,Vm3 / s
任一流体质点（颗粒）的停留时间（水平
）： r
L u
AH qV
位于降尘室最高点的颗粒降至室底所
需时间 (沉降时间，垂直方向) 为：
t
H ut
为满足除尘要求，气流的停留时间τr至少必须与颗粒的沉降时间τt相等，
(3) Re p 500,形体曳力 表面曳力, 0.44, Fd u2 ,服从平方定律
注意 计算阻力时 Ap应取颗粒的最大投影面 积.
第二节 重力沉降
一、静止流体中颗粒的自由沉降
前提 : P 重力场中
分析：静止流体中，颗粒在重力(或离心力)作用下将沿重力 方向(或离心力方向)作沉降运动。设颗粒的初速度为零，起 初颗粒只受重力和浮力的作用。如果颗粒的密度大于流体的 密度，作用于颗粒上的外力之和不等于零，颗粒将产生加速 度。但是，一旦颗粒开始运动，颗粒即受到流体施予的曳力。
（3）流体以一定的速度向上运动
u ut ,颗粒向上运动 颗粒绝对速度 u p u ut u ut , 颗粒向下运动
u ut ,颗粒静止 ， 悬浮于流体中
D、沉降速度的计算与应用
1.计算
ut
4gd p ( p ) 3
方程组非线性，须试差求解
(d put )
方法：① 首先假设处于Stocks区,再校验Re p 2,否则， 假设 0.44,校验Re p 500,否则，Allen 区
)
2
1
]3
d
p
(3)处于Newton区时,ut
3.03gd p ( p
) ,与无关;(d
p 较大)
C、颗粒的沉降运动
沉降的两个阶段：加速阶段、等速阶段
（1）流体静止：小颗粒加速阶段 可以忽略，近似认为始终
以速度 u t沉降
（2）流体水平运动：颗粒以与流体相同的速度水平运动，
又以u t 速度沉降
讨论
①什么是“能100%除下的最小颗粒？”及d pc
②降尘室有隔板与无隔板时的
d
之比
pc
无：V Autc
有： 1 V 2Au'tc来自tcgd2 pc
(
p
)
18
utc d pc 2 2 u'tc d ' pc 2 1
d ' pc
1 2 d pc
降尘室应设计 成扁平形状， 或在室内设置 多层水平隔板。
测量是在距液面高度 1/3 的中段内进行的，从而 免除小球初期的加速及管底对沉降的影响。当 颗粒直径 dp 与容器直径 D 之比dp/ D <0.1、雷诺 数在斯托克斯定律区时，器壁对沉降速度的影 响可用下式修正
二、沉降分离设备
基础：颗粒在外力的作用下产生沉降，且以两相 ( P )为前提，
按作用于颗粒的外力分：重力沉降设备、离心沉降设备
A、降尘室
1、结构特点
降尘室的特点： 1: 容积一般较大； 2: 气速低； 3: 气流进出口采用流线型设计； 4: 通常可捕获> 50μm 颗粒。
颗粒在降尘室的运动.swf
气流速度和颗粒速度的关系
在流体水平方向上颗粒的速度与流体速度相同， 故颗粒在室内的停留时间也与流体质点相同。
在垂直方向上，颗粒在重力作用下以沉降速度ut 向下运动。
gd
2 pc
(
p
)
18
细颗粒d p 或两密度差( p ) ,而改变因工艺而异 ut
离心沉降 : rw2代替g, r , w rw2 ut
一、离心分离因数
离心分离因数
:
Kc
rw 2 g
,同一颗粒所受的离心力
与重力之比
离心分离因数是表示离心力大小的指标
二、离心沉降速度
离心沉降速度：
ur
dr
)
18
7个变量，自由度为5
设计型：已知 : qV , p ,工艺要求 d pc , 选择， ， 求A
操作型：(1)已知 : A, p , ， ，d pc , 求处理能力 qV
(2)已知 : A, p , ， ，q V , 求d pc (3)由一种工况推算另一种 工况
例 5-3 降尘室空气处理能力的计算
0, Fg
Fb
Fd
0,此时u
ut
即：
(p p
)g
3 4d p p
ut 2
0
ut
4gd p ( p ) 3
ut 称为沉降速度或终端速 度
将的不同计算式代入即可 计算
(1)处于Stock s区时, ut
gd
2 p
( p 18
)
，(d
p
较小)
(2)处于Allen区时, ut
[
4
g
2( p 225
旋风分离器
B
含尘气体
清洁气体 排气管
B
旋风分离器的离心分离因数约为 5～ 2500，一般可分离气体中 5～75μm 直径的粒子。
旋风分离器性能的评价指标
• 分离效率 • 气体经过旋风分离器的压降
(1) 在分离器内气流形成两个主旋涡
(2) 外旋涡造成的离心力将颗粒抛向 器壁
排尘
3. 性能指标
（1）临界粒径
名称 阻力 曳力
感兴趣 阻力损失（外部问题） 阻力大小（内部问题）
区别 作用力的效果 作用力的本身
四、颗粒与流体相对运动时所受的阻力
A、两种曳力（阻力） 表面曳力和形体曳力
B、曳力与曳力系数
析因分析 : Fd f (d p , ,u, )
研究表明：Fd
Ap
1 2
u 2
曳力系数 ( d pu )
是否是越多层越好？
(1) 该降尘室的含尘气体处理能力，m3/s；
(2) 若在该降尘室中均匀设置 9 块水平隔板，则含尘气 体的处理能力为多少 m3/s？
B、增稠器----分离悬浮液（连续生产过程）
① 干扰沉降：相邻颗粒的运动改变了原来单个颗粒周 围的流场，颗粒沉降相互干扰
② 壁效应：壁面，底面处曳力 ↓ ③ 颗粒形状：
例 5-1 颗粒大小测定 已测得密度为 ρp = 1630kg/m3 的塑料珠在 20℃ 的 CCl4 液体中的 沉降速度为 1.70×10-3m/s，20℃时CCl4 的密度ρ=1590kg/m3，粘度 μ=1.03×10-3Pa/s，求此塑料珠的直径
A、受力分析
重力：Fg
mg
6
d
3 p
p
g
浮力：
Fb
m
p
g
6
d
3 p
g
曳力： Fd
Ap
1 u2
2
B、重力沉降的几个阶段
1. 沉降的加速阶段：
设初始速度为0，根据牛顿第二定律：
Fg
Fb
Fd
m du
d
0
du
(p
)g
3
u2
d
p
4d p p
2. 沉降的等速阶段
u Fd
, du
d
某一时刻，du d
悬浮液在任何设备内静置，均会发生沉降过程，其中固体颗粒在 重力作用下沉降与液体分离
➢ 工作原理： ➢ 沉降的两个阶段： 上部----自由沉降 下部----干扰沉降
➢ 双重功能：得到澄清液体，产率取决于D器 增稠悬浮液，必须有足够的停留时间
➢絮凝剂
第三节 离心沉降
问题：为什么要进行离心沉降？
答：
小颗粒，Stocks 区, utc
除尘条件： r
t
即： AH H qV ut
临界条件： AH H qV ut
临界粒径 d pc ,临界沉降速度 utc
小颗粒，Stocks 区, utc
gd
2 pc
(
p
)
18
d pc
处理能力： qV Aut
18 V (p )g A
此式表明对一定物系，降尘室的处理能力只取决于降尘 室的底面积，而与高度无关。
Chongqing Technology and Business University
3 沉降与过滤
本章将考察流固两相物系中固体颗粒与流体间的相对运动。
讲解内容
➢ 概述 ➢ 颗粒的沉降运动 ➢ 沉降分离设备 ➢ 过滤原理及设备
第一节 概述
一、混合物的分类
均相混合物：物系内部各处物料性质均匀，且不存在相界面 非均相混合物：内部有隔开两相的界面存在，且界面两侧物料性质截然不同
沉降分离：重力沉降，离心沉降
某些物理、化学过程：固体干燥
过 滤：
催化反应
固体流态化
2.相对运动的特殊性
相对运动包括： 颗粒静止，流体绕流 流体静止，颗粒沉降 两相都运动，但保持一定的相对速度
就流体对颗粒的作用力面言，只要相对速度相同，三者无本质区别。
假设颗粒静止，流体绕流
比较 颗粒对流体的作用力 流体对颗粒的作用力
严格地说，旋风分离器内气流的运动情况相当复杂。由于细粉 的凝聚与分散，器壁对细粉的反弹作用以及粒子间的摩擦作用 等原因，分离机理很复杂，理论上的研究从未停止过。
1.构造
➢ 圆筒部分：矩形进口 管、圆形排气管、圆筒 ➢ 锥形部分： ➢ 集尘室----灰斗
2.工作原理
含固体颗粒的气体由矩形进品管切向进入器内， 以造成气体与颗粒的圆周运动，颗粒被离心力抛至器 壁并汇集于锥形底部的集斗中，被 净化后的气体从 中央排气管排出。
Ut：可根据不同的情况，用公式求解。
2.过程数学描述
降尘室 : 底面积A LB,高H
含尘气 : 在流动截面上均匀分布 ,Vm3 / s
任一流体质点（颗粒）的停留时间（水平
）： r
L u
AH qV
位于降尘室最高点的颗粒降至室底所
需时间 (沉降时间，垂直方向) 为：
t
H ut
为满足除尘要求，气流的停留时间τr至少必须与颗粒的沉降时间τt相等，
(3) Re p 500,形体曳力 表面曳力, 0.44, Fd u2 ,服从平方定律
注意 计算阻力时 Ap应取颗粒的最大投影面 积.
第二节 重力沉降
一、静止流体中颗粒的自由沉降
前提 : P 重力场中
分析：静止流体中，颗粒在重力(或离心力)作用下将沿重力 方向(或离心力方向)作沉降运动。设颗粒的初速度为零，起 初颗粒只受重力和浮力的作用。如果颗粒的密度大于流体的 密度，作用于颗粒上的外力之和不等于零，颗粒将产生加速 度。但是，一旦颗粒开始运动，颗粒即受到流体施予的曳力。
（3）流体以一定的速度向上运动
u ut ,颗粒向上运动 颗粒绝对速度 u p u ut u ut , 颗粒向下运动
u ut ,颗粒静止 ， 悬浮于流体中
D、沉降速度的计算与应用
1.计算
ut
4gd p ( p ) 3
方程组非线性，须试差求解
(d put )
方法：① 首先假设处于Stocks区,再校验Re p 2,否则， 假设 0.44,校验Re p 500,否则，Allen 区
)
2
1
]3
d
p
(3)处于Newton区时,ut
3.03gd p ( p
) ,与无关;(d
p 较大)
C、颗粒的沉降运动
沉降的两个阶段：加速阶段、等速阶段
（1）流体静止：小颗粒加速阶段 可以忽略，近似认为始终
以速度 u t沉降
（2）流体水平运动：颗粒以与流体相同的速度水平运动，
又以u t 速度沉降
讨论
①什么是“能100%除下的最小颗粒？”及d pc
②降尘室有隔板与无隔板时的
d
之比
pc
无：V Autc
有： 1 V 2Au'tc来自tcgd2 pc
(
p
)
18
utc d pc 2 2 u'tc d ' pc 2 1
d ' pc
1 2 d pc
降尘室应设计 成扁平形状， 或在室内设置 多层水平隔板。
测量是在距液面高度 1/3 的中段内进行的，从而 免除小球初期的加速及管底对沉降的影响。当 颗粒直径 dp 与容器直径 D 之比dp/ D <0.1、雷诺 数在斯托克斯定律区时，器壁对沉降速度的影 响可用下式修正
二、沉降分离设备
基础：颗粒在外力的作用下产生沉降，且以两相 ( P )为前提，
按作用于颗粒的外力分：重力沉降设备、离心沉降设备
A、降尘室
1、结构特点
降尘室的特点： 1: 容积一般较大； 2: 气速低； 3: 气流进出口采用流线型设计； 4: 通常可捕获> 50μm 颗粒。
颗粒在降尘室的运动.swf
气流速度和颗粒速度的关系
在流体水平方向上颗粒的速度与流体速度相同， 故颗粒在室内的停留时间也与流体质点相同。
在垂直方向上，颗粒在重力作用下以沉降速度ut 向下运动。
gd
2 pc
(
p
)
18
细颗粒d p 或两密度差( p ) ,而改变因工艺而异 ut
离心沉降 : rw2代替g, r , w rw2 ut
一、离心分离因数
离心分离因数
:
Kc
rw 2 g
,同一颗粒所受的离心力
与重力之比
离心分离因数是表示离心力大小的指标
二、离心沉降速度
离心沉降速度：
ur
dr
)
18
7个变量，自由度为5
设计型：已知 : qV , p ,工艺要求 d pc , 选择， ， 求A
操作型：(1)已知 : A, p , ， ，d pc , 求处理能力 qV
(2)已知 : A, p , ， ，q V , 求d pc (3)由一种工况推算另一种 工况
例 5-3 降尘室空气处理能力的计算
0, Fg
Fb
Fd
0,此时u
ut
即：
(p p
)g
3 4d p p
ut 2
0
ut
4gd p ( p ) 3
ut 称为沉降速度或终端速 度
将的不同计算式代入即可 计算
(1)处于Stock s区时, ut
gd
2 p
( p 18
)
，(d
p
较小)
(2)处于Allen区时, ut
[
4
g
2( p 225
旋风分离器
B
含尘气体
清洁气体 排气管
B
旋风分离器的离心分离因数约为 5～ 2500，一般可分离气体中 5～75μm 直径的粒子。
旋风分离器性能的评价指标
• 分离效率 • 气体经过旋风分离器的压降
(1) 在分离器内气流形成两个主旋涡
(2) 外旋涡造成的离心力将颗粒抛向 器壁
排尘
3. 性能指标
（1）临界粒径
名称 阻力 曳力
感兴趣 阻力损失（外部问题） 阻力大小（内部问题）
区别 作用力的效果 作用力的本身
四、颗粒与流体相对运动时所受的阻力
A、两种曳力（阻力） 表面曳力和形体曳力
B、曳力与曳力系数
析因分析 : Fd f (d p , ,u, )
研究表明：Fd
Ap
1 2
u 2
曳力系数 ( d pu )
是否是越多层越好？