化工原理教学精第七章-2ppt课件

(10106)230009.81 182.6105
= 6.29103m/s
n =
qv WLut
1=
3 106.29103
1 = 46.69，取47层
隔板间距为
h
=
H n+1
=
2 47 +
1=
0.042m
.
核算气体在多层降尘室内的流型：若忽略隔板厚度所占的空间， 则气体的流速为
②若已知降尘室底面积WL、物性数据及临界粒径dpc，则可
计算气体处理量qv。
③若已知降尘室底面积WL、物性数据及气体处理量qv，则
可计算临界粒径dpc。
.
例：用高2m、宽2.5m、长5m的重力降尘室分离空气中的粉尘。 在操作条件下空气的密度为0.779kg/m3，粘度为2.53105Pa•s， 流量为1.25104m3/h。粉尘的密度为2000kg/m3。试求粉尘的临 界直径。
= 6.91105m
核算沉降流型Re = dpcutc/ =
6.911050.30.75 2.6105
= 0.598<1
假设正确，求得的最小粒径有效。
(2)40m颗粒的回收百分率
假设颗粒在炉气中的分布是均匀的，则在气体的停留时间 内，颗粒的沉降高度与降尘室高度之比即为该尺寸颗粒被分离 下来的分率。
由于各种尺寸颗粒在降尘室内的停留时间均相同，故40m 颗粒的回收率也可用其沉降速.度ut与69.1m颗粒的沉降速度utc
其他条件相同时，密度大的颗粒先沉降。
.
(2)沉降速度计算
① 层流区 Re < 2， = 24/Re
斯托克斯(Stokes)公式：ut = gdp2(p)/18
② 过渡区 2 < Re <500， = 10/ Re;
阿仑(Allen)公式：ut =
4g2(p)2 225
1/3
dp
③ 湍流区 500 < Re < 2105， = 0.44
Fg
Fb
Fd
=
m
du
d
颗粒运动可以分为两个阶段：加速阶段和匀速阶段
达到匀速阶段后，加速度为0 沉降(终端)速度为：
ut =
4gdp(p) 3
.
影响沉降速度的因素
① 颗粒直径 dps ，则 ut
其他条件相同时，小颗粒后沉降。
② 流体密度 ，则 ut
其他条件相同时，颗粒在空气较在水中易沉降。
③ 颗粒密度 ps ，则 ut
尘
气
气
随气体的水平流速u；
体
体
颗粒沉降速度ut。
颗粒
.
降尘室操作示意图
颗粒的停留时间
颗粒的沉降时间
L LHWb
u qV
t
H ut
②颗粒分离（沉降）条件
停留时 间 沉降时 t 间
即：L H u ut
流速u = qv/HW, 代入上式有
ut qv/WL临界粒径颗粒的沉降速度utc
通常分离的是粒径为50m以上的粗颗粒，作为 预除尘用
103
= 0.157m/s
校核流型，Re=dput/ =1030.157103/103=157
故属于过渡区，与假设相符。
.
(3)影响沉降速度的其他因素
①颗粒形状
同样条件下 非球球
因此
ut,非球ut,球
②壁效应
d p 0.01 时靠近器壁处沉降速度较小，称为壁效应。 D
.
③干扰沉降 颗粒之间的干扰造成沉降速度减小．
.
③ 生产能力 (可处理的含尘气体积流量qv)
由分离条件q得 V W： bLtu
(2)多层降尘室可分离20m以上的颗粒
清洁气流
隔板
含尘气流
挡板
多层降沉室.
(3)降尘室的计算 ①若已知气体处理量qv、物性数据（气体密度，粘度及
颗粒密度）及要求除去的最小颗粒直径（临界粒径dpc)，
则可计算降尘室的底面积WL。
相符。 .
例：拟采用降尘室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。降尘 室底面积为10m2，宽和高均为2m。操作条件下，气体的密度为 0.75kg/m3，粘度为2.6105Pa•s；固体的密度为3000kg/m3；降 尘室的生产能力为3m3/s。试求：(1)理论上能完全捕集下来的最
小颗粒直径；(2)粒径为40m的颗粒的回收百分率；(3)如欲完 全回收直径为10 m的尘粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔
牛顿(Newton)公式：ut = 3.03g(p)dp/
.
例：一直径为1.0mm、密度为2500kg/m3的玻璃球在20C的水 中沉降，试求其沉降速度。
解：由于颗粒直径较大，先假设流型处于过渡区。 （试差法）
ut =
4g2(p)2 225
1/3
dp =
1/3
4(9.81)2(25001000)2 225103103
板？
解：(1)理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径 在降尘室中能够完全被分离出来的最小颗粒的沉降速度为
utc = qv/WL = 3/10 = 0.3m/s
由于粒径为待求参数，沉降雷诺数无法计算，故采用试差法
假设沉降在层流区，则可用斯托克斯公式求最小颗粒直径，即
.
dpc =Βιβλιοθήκη 18 ()gutc
182.61050.3 30009.81
之比来确定，在斯托克斯定律区则为：
回收率 = ut/utc = (dt/dpc)2 = (40/69.1)2 = 0.335 = 33.5% 即回收率为33.5%。 (3)需设置的水平隔板数
由上面计算可知，10m颗粒的沉降必在层流区，可用斯托
克斯公式计算沉降速度，即
ut = gdp2(p)/18
第二节 重力沉降
一、沉降速度 二、降沉室 三、悬浮液的沉聚
.
一、沉降速度
(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。
沉降过程力的分析
重力 Fg =
6
dp3pg
浮力 Fb =
6
dp3g
阻力 Fd
=
dp2
4
u2
2
.
阻力Fd 浮力Fb •
重力Fg
根据牛顿第二定律，有：
④ 流体分子运动的影响 颗粒直径小于 2~3 μm 以下时，抑制重力沉降。
⑤液滴或气泡变形 液滴或气泡受曳力变形，影响计算准确性。
.
二、降尘室
(1)单层降尘室
.
①结构及工作原理
入口截面：矩形
降尘室底面积： AWbL
含尘气流通截面积： SWbH
含尘气体积流量： qV HWbu
颗粒运动速度分解：
含
净 化
解：与临界粒径dpc相对应的沉降速度为：
utc = qv/WL =
1.25104/3600 2.55
= 0.278m/s
假设临界粒径颗粒的沉降属于层流区，则
dpc =
18 ()g
utc
=
182.53105 0.278 20009.81
= 80.3m
验算流型：Re = dpcutc/ = 0.687，故属于层流区，与假设