矿大北京化工原理3-04

未及器壁。
50
d50 dC
di
9
lgp
对于标准的旋风分离器， 100
不论尺寸大小都可以用同一条
p~ d/d50曲线，且d50估算式:
lg(d/d50) lg10
D d50 0.27 ui (s )
(3-29)
n
0
xi pi
(3-30)
i 1
i 粒级所占质量%
10
(三)压强降
总效率0 粒级效率pi
临界粒径dc 分割粒径d50
(一)临界粒径dc 由简化条件推导计算式： ⑴进入旋风分离器的气流严格按螺旋形路线作等
速运动，其切向速度uT =进口速度ui=Vs/Bh 。 ⑵颗粒都要穿过厚度B的气流层沉降到器壁。
⑶颗粒在滞流情况下作自由沉降，其径向沉降速
度可用(3-24)计算。简化成 ：
∵同样作为连续相的l>>g，颗粒 在其间的沉降更困难，∴旋液分离器的 圆筒直径要小些，锥筒部分更长些。操 作时，在内旋流的中心有一个负压流柱 (排渣时,底部排渣口通常是敞开的)。
本设备可以用于悬浮液的增浓、分级(除砂)； 用于气-液物系的分离、不互溶的液-液物系的分离 以及用于传热、传质和雾化等操作。
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电沉降——静电除尘器
能有效地捕集0.1m甚至更小的尘粒或雾
滴。 达99.99%以上。
-
+-
+
~ 10,000~30,000V
~
直流电压
放电极产生电晕放 电,气体电离成大量自由 电子和正离子
18
-
+-
+
~ 尘粒荷电
~
尘粒在集尘极 放电并下落
19
5
旋风分离器的静压强分布： ⒈ 径向 器壁附近静压强大，向旋转中心逐渐降 低，在排气口附近与口外侧压强持平。 ⒉ 轴向 沿轴向，从上至下静压强 逐渐降低。若排气口直通大气(或连 引风机)，则器底部轴心处形成负压， 排灰口密封不严会将已落入底部的 尘埃卷起。
6
指标
三、旋风分离器的性能
分离效率 压强降p
聚集使d
含
尘
ui ur0
气 体
搅起涡流, 使p。10~25m/s宜来自净气 出口螺旋内翼
出灰口
12
p155 例3-4
用标准系列的旋风分离器处理同一种含尘气 体，且Vs和p都不变。估算单台、四台串联、四
台并联时设备的尺寸(D)及分离效率。 已知：颗粒s=1100kg/m3，d=4.510-6m；
p ui2 / 2
标准系列，=8
旋风分离器的p 一般为500~2000Pa。 分析：⑴
D 0 dc p(Vs定) Vs (p定) 粗 细
⑵若任务要求：0，且 Vs。
问：采取什么措施？
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影响旋风分离器性能的因素
s, d , 粉尘浓度利于分离
抑制涡流阻力p
7
ur
d2s 18
ui2 Rm
∵s ，∴ 略
颗粒到达器壁的时间： t

B ur

18BRm d 2 sui2
气流在器中停留的时间： 2Rm Ne ui
依dc定义， t = :
dc
9B N e sui
(3-26)
∵B=D/4，∴D dc 。 Ne 一 般 为
ur
4d( s ) uT2 3 R
(3-23)
ur ——颗粒在点r 的离心沉降速度，f (r)。
ut
4d(s ) g 3
比较重力场和离心力场的沉降速度计
算式，只在力场强度上不同。
3
两种沉降力场强度比值：
ur
/ ut

uT2 / g
R

Kc
离心分离因数
(3-25)
指向外圆周。含固体颗粒的流体进入力场时，
∵s， ∴颗粒必向外圆飞去，同时受到三个力
的作用：
惯性离心力 ( / 6)d 3s (uT 2 / R) 指向外圆
向心力 ( / 6)d 3(uT 2 / R)
指向圆心
阻力 d 2 ur 2
4
2
指向圆心
2
三力达平衡时(F=0)，可以推出：
Kc是离心分离设备的重要指标。某些高速
离心机的Kc可达数十万；一般旋风(液)分离器的
Kc值在5~2500之间。如：R=0.4m, uT =20m/s时：
Kc 202 /(0.4 9.81) 102
若离心沉降时，颗粒与流体的相对速度属于
滞流，则 =24/Ret ： ur

d2(s 18
D d50 0.27 ui ( s )
求d/d50p
台数 单 四串 四并 p,Pa 1780 4454 1780
单台及四并 =p
ui,m/s 19.26 9.63 19.26 D,m 0.408 0.5765 0.2038
四台串 =1-(1-p)4 d50,m 5.029 8.46 3.55
)
uT2 R
(3-24)
4
二、旋风分离器的操作原理
结构如图。标准系列旋风分离器 各部件的比例尺寸见教材。
含尘气流切向进入圆筒，在筒壁约 束和后继气体的推动下，形成“外螺旋运 动” 离心力场。颗粒被抛向筒壁，借重力 沿壁面落至锥形筒底部的排灰口。
颗粒向器壁运动使气体向旋转中心聚集， 仍然保持着与外螺旋同方向的旋转运动—“内螺 旋”，并从下向上从“出气口”排出。
气 体 =1.2kg/m3， =1.810-5Pa.s， Vs=0.4m3/s；
系统允许p=1780Pa。
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解： p ui 2 / 2
单台及四并 =0.8 四台串=0.84
ui 2p () D 8Vs / ui
(hB=D2/8= Vs / ui) 单台及四串Vs=0.4m3/s 四台并Vs =0.4/4 m3/s
0.5~3.0，标准系列旋风分离器Ne=5。
8
(二)分离效率
⒈ 总效率 0 (C1 C2 ) C1
(3-27)
出气含尘浓度,g/m3
进气含尘浓度,g/m3
⒉ 粒级效率 pi (C1i C2i ) C1i
(3-28)
图中，< dc的颗粒可能离器壁近或聚集 增大了直径得以分离；而>dc 的颗粒可能受气流涡动影响 100
,% 44 63 61
14
四、其它形式的旋风分离器
CLT/A型 倾斜螺旋面进 口，减小涡流影 响。=5~5.5
CLP型
扩散式
旁室结构聚结被 档灰盘有效地防
上旋流带到顶部的 止了已沉降的细粉
细粒。 =4.8~5.8 被重新卷起。
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高
PV型旋风分离器
效
低
XLB 系列
阻
旋风
分离器
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五、旋液分离器
3-2-2 离心沉降
uT
由于惯性离心力场的强度uT2/R与力场距中心 轴的距离R、以及R所处圆周的切向速度uT 有关， 即离心力场强度可调节，所以离心沉降可以显著地 提高沉降效率。
旋风分离器——处理气固物系。 旋液分离器、沉降离心机——处理液固物系。
1
一、惯性离心力作用下的沉降速度
ur
uT
惯性离心力场强度的方向沿直径