第三章非均相分离-第二次课全版.ppt

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1.58104 m 158m
校核流型
Re
d u pc tc
1.58
104 1.11 2.53 10 5
0.779
5.4
故属于过渡区，与假设相符。
.精品课件.
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三、 离心沉降（centrifugal settling）
惯性离心力作用下的沉降速度 旋风分离器的结构和操作原理 旋风分离器的性能
解 ：与临界直径对应的临界沉降速度为
utc
Vs bl
5.0104 / 3600 2.5 5
1.11m / s
.精品课件.
8
假设流型属于过渡区，可分离粉尘的最小直径为
1
1
d pc
utc
4
g
225 2(p
)
2
3
utc
225 4g 2 p2
3
1
1.11
225 2.53105 0.779 4(9.81)2 (2.0 103 )2
d p,min
g
(
18 p
)
ut
18 qv g(p ) A
.精品课件.
5
若将除尘室分隔为n层，则沉降面积增大n倍，即：
ut
qV nA
qV nbl
qV nblut
生产能力增大n倍
.精品课件.
6
净化气体
含尘气体 粉尘
隔板
多层隔板降尘室示意图
.精品课件.
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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0.799kg/m3，粘 度为2.53×10-5Pa·s，流量为5.0×104 m3/h。粉尘 的密度为2000 kg/m3。试求可沉降粉尘的最小直径。
由离心加速度：
ar
r 2
r 2 2
r
uT2 r
故有：
ur
4d p (s ) uT2
3
r
.精品课件.
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若颗粒与流体之间的运动处于滞流区，则ur为：
ur
d 2(s ) 18
uT2 r
.精品课件.
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将滞流时离心沉降速度与重力沉降速度作比较，得：
ur uT2 K ut gr
K值称为离心分离因数，是离心分离设备的重要指标，一般 在5-2500之间。可见离心分离比重力分离效果好。
➢滤浆: 所处理的悬浮液；
➢滤液: 通过多孔通道的液体；
➢滤饼或滤渣: 被截.留精品课的件.固体物质。
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滤浆(slurry)： 原悬浮液。
滤饼(filter cake)： 截留的固体物质。
过滤介质(filtering medium)： 多孔物质。
滤液(filterate)： 通过多孔通道的液体。
减小旋转半径 r，增大颗粒进入离心场的切线速度uT，离心 分离效果更好。
.精品课件.
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2、旋风分离器(cyclone separator)
旋风分离器是利用离心力作用净制气体的设备。
特点： ➢其结构简单，制造方便； ➢分离效率高； ➢可用于高温含尘气体的分离；
结构： ➢外圆筒； ➢内圆筒； ➢锥形筒。
惯性离心力Fc
m p ar
6
d p3 pr 2
u
向心力Fb
mar
6
d p3r 2
阻力 Fd
离心力 Fc
阻力 Fd
d p 2
4
ur 2
2
浮力 Fb
颗粒在离心力场中的受力分析
若这三个力达到平衡，则有
6
d p2r 2 ( p
)
d p 2
4
ur 2
2
0
.精品课件.
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可得离心沉降速度为： ur
4d p (s ) r 2 3
.精品课件.
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三、离心沉降（centrifugal settling）
依靠离心力的作用，使流体中的颗粒产生沉降运动， 称为离心沉降。 重力加速度是常数，而离心加速度是变数，所以离心 沉降能获得更高的沉降速度和更大的生产能力。
.精品课件.
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1、离心沉降速度
受力分析与重力场相仿，只需以离心加速度代替重力加速度。
内螺旋 外螺旋
17
固相
3、旋风分离器的性能
➢ （1）临界直径－理论上能被完全分离下来的 最小颗粒直径。
临界直径计算式：
9B d p,c N pui
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➢ （2）分离效率
a、总效率η0
指在旋风分离器中被分离出来 的颗粒占进入该分离器的全部 颗粒的质量分率。
b、粒级效率ηi 按各种粒度分别表示
被分离出来的质量分率。
0
Ci C0 Ci
i
Cii Ci0 Cii
n
0 ii
i.精品1课件.
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▪ （3）分割粒径（分割直径）
指粒级效率ηi恰好为50％的颗粒直径。 对于标准旋风分离器有：
d p,50 0.27
D ui ( p )
d p,50 0.27
D ui p
.精品课件.
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➢ （4）压力损失
3、降尘室
降尘室：利用重力沉降分离含尘气体中尘粒的设备。是一种最 原始的分离方法。一般作为预分离之用，分离粒径较大的尘粒。
.精品课件.
1
降尘室的计算
l
含尘气体
u
ut
净化气体 b
H
➢令降尘室的长度为L,高度为H，宽度为b ；
➢体积流量为qV的含尘气体以u流速水平通过降尘室， 通过时间为t；
➢颗粒在降尘室的沉降速度.精品为课件.ut，沉降时间tt
p
c
ui2
2
.精品课件.
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4、旋风分离器适用的物系条件
▪ 一般用来除去气流中直径在5微米以上的颗粒。 ▪ 若含尘量高于200g/m3，可除去3微米的颗粒。 ▪ 不宜处理粘性粉尘、湿度大的粉尘、腐蚀性粉尘。
重力沉降适宜处理200微米以上的颗粒 离心分离适宜处理5-200微米的颗粒 5微米以下的颗粒可用袋虑器、湿式捕集、电除尘。
.精品课件.
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四、过 滤
过滤操作的基本概念 过滤设备 过滤基本方程式 过滤生产能力及滤饼洗涤
.精品课件.
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四、过 滤
1、过滤操作的基本概念
过滤是以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使 悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截 留在介质上，从而实现固、液分离的操作。
➢过滤介质: 过滤采用的多孔物质；
.精品课件.
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工作原理
外圆筒 切向入口
内圆筒
➢含尘气体从进气管沿切线 含尘气体
方向进入,在筒内螺旋向下运 动,颗粒被慣性离心力抛向壁
锥形筒
面,再沿壁面滑向排灰口.净
化气在底部附近沿中心轴螺
旋向上运动,形成气芯。
➢适宜除去5-200微米的干燥、
低粘性尘埃。
关风器
(防止空气进Βιβλιοθήκη ).精品课件.净化气体
2
则有：
t l u
tt
H ut
欲分离浮尘，必须有：
t tt
l H
u ut
.精品课件.
3
u qV Hb
l H u lut
u ut
H
qV lut Hb H
qV blut
生产能力与降尘室高度无关，仅与沉降速度ut 和沉降面积A=bl有关。
.精品课件.
4
若沉降在层流区进行，降尘室可分离的最小颗粒直 径：