降尘室使颗粒沉降的条件

例：拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室 的宽和长分别为 2 m 和 6m, 气体处理量为 1 标 m3/s，炉气温度为
427 ℃，相应的密度 ρ=0.5kg/m3，粘度 μ=3.4×10-5Pa.s，固体
密度 ρS=400kg/m3 操作条件下，规定气体速度不大于0.5m/s， 试求： 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； 3. 粒径为40μm的颗粒的回收百分率； 4. 欲使粒径为10μm的颗粒完全分离下来，需在降降尘室内设
容器效应可忽略，否则需加以考虑。
3）颗粒形状的影响
对于球形颗粒，颗粒形状与球形的差异愈大，球形度 φs 值 愈低。 对于非球形颗粒，雷诺准数Ret中的直径要用当量直径de代
替。

6
de V p
3
de
3
6

VP
颗粒的球形度愈小，对应于同一Ret值的阻力系数ξ愈大 但φs值对ξ的影响在滞流区并不显著，随着Ret的增大，这种 影响变大。
一、重力沉降
沉降是在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度
差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。 重力 作用力 重力 沉降
惯性离心力
离心沉降
1、沉降速度
1）球形颗粒的自由沉降 设颗粒的密度为ρs，直径为d，流体的密度为ρ，
颗粒开始沉降的瞬间，速度u=0，因此阻力Fd=0，a→max 颗粒开始沉降后，u ↑ →Fd ↑；u →ut 时，a=0 。 等速阶段中颗粒相对与流体的运动速度ut 称为沉降速度。 当a=0时，u=ut，
降尘室的生产能力只与降尘室的沉降面积 bl 和颗粒的沉降 速度ut有关，而与降尘室的高度无关。
3、降尘室的计算
设计型 已知气体处理量和除尘要求，求 降尘室的计算 操作型 降尘室的大小 用已知尺寸的降尘室处理一定量 含尘气体时，计算可以完全除掉 的最小颗粒的尺寸，或者计算要 求完全除去直径dp的尘粒时所能处 理的气体流量。
6 2
9.797 10 3 m / s
6 3 95 10 9 . 797 10 998.2 Re t 0.9244＜1 3 1.005 10
原假设滞流区正确，求得的沉降速度有效。
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 以速度ut
gd s Re t 0.6

——艾伦公式
c) 滞流区或牛顿定律区（103＜Ret ＜ 2×105）
ut 1.74
d s g

——牛顿公式
3、影响沉降速度的因素
1）颗粒的体积浓度 颗粒浓度较高时，由于颗粒间相互作用明显，便发生干扰 沉降，自由沉降的公式不再适用。 2）器壁效应 当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时，（例如在100倍以上）
分散相
分散物质 非均相物系 连续相 分散相介质
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
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
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非均相混合物的分离在工业中的应用
第三章 非均相物系分离
第一节 重力沉降
均相混合物 物系内部各处物料性质均匀而且不 存在相界面的混合物。 混合物 例如：互溶溶液及混合气体 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
解：1）在20℃水中的沉降。
用试差法计算
先假设颗粒在滞流区内沉降 ，
d 2 s g ut 18
附录查得，20℃时水的密度为998.2kg/m3,μ=1.005×10-3Pa.s
ut 18 1.005 10 3 核算流型
dut
95 10 3000 998.2 9.81
置几层水平隔板？
解：1）降尘室的总高度H
273 t 273 427 VS V0 1 2.564m3 / s 273 273
非均相混合物的分离在工业生产中主要应用于以 下几点： 1．回收有用的分散相 收集粉碎机、沸腾干燥器、喷雾干燥器等设备出 口气流中夹带的物料；收集蒸发设备出口气流中带出 的药液雾滴；回收结晶器中晶浆中夹带的颗粒；回收 催化反应器中气体夹带的催化剂，以循环应用等。
2．净化连续相 除去药液中无用的混悬颗粒以便得到澄清药液； 将结晶产品与母液分开；除去空气中的尘粒以便得到 洁净空气；除去催化反应原料气中的杂质，以保证催 化剂的活性等。 3．环境保护和安全生产 近年来，工业污染对环境的危害愈来愈明显，利 用机械分离的方法处理工厂排出的废气、废液，使其 浓度符合规定的排放标准，以保护环境；去除容易构 成危险隐患的漂浮粉尘以保证安全生产。
4、沉降速度的计算
方法： 假设沉降属于层流区
d 2 s ut 18
Re t du
ut
Ret
ut为所求 公式适 用为止 …… 判断 求ut 艾伦公式
Ret＜1 Ret＞1
例：试计算直径为 95μm，密度为3000kg/m3 的固体颗粒分别 在20℃的空气和水中的自由沉降速度。
作沉降运动
颗粒在降尘室的停留时间
l u
t H ut
t
颗粒沉降到室底所需的时间 为了满足除尘要求
l H ——降尘室使颗粒沉降的条件 u ut l lHb lHb H Vs u Vs Vs Vs ut Hb Hb
Vs blu t
——降尘室的生产能力
4dg ( s ) ut 3
——沉降速度表达式
2、阻力系数ξ
对于球形颗粒的曲线，按Ret值大致分为三个区： a) 滞流区或托斯克斯定律区（10 –4＜Ret<1）
d 2 s ut 18
——斯托克斯公式
b) 过渡区或艾伦定律区（1＜Ret<103）
ut 0.269