第三章第2节重力沉降分离设备

几
做成扁平形；
点
说
③为提高气体处理量，室内以水平隔板将降尘
明
室分割成若干层，称为多层降尘室。
常用的隔板 间距为40～
100mm
含尘气体 隔板
净化气体 调节阀门
（4）降尘室的计算 【降尘室的计算类型】设计型计算与操作型计算。 ①设计型计算（由生产任务确定设备尺寸）
已知气体处理量qVs和除尘要求dpc ，求降尘室的大 小。（长度和宽度）
二、重力沉降分离设备
1、分级器 —— 将密度不同的颗粒分离的设备
【分离原理】利用不同密度的颗粒在流体中的沉降 速度不同这一原理来实现它们之间的分离。 【分离对象】不同种类（密度不同）的固体颗粒， 工业上的选矿便是利用此原理。
选矿工艺流程图
【分级器的结构】
【说明】1、2、3 号分级器直径逐 渐增大而三者中 上升水流量均相 同，所以水在三 者中流速逐渐减 小。
4
10－5 0.105 2 10－5
1＝0.21
2
故假设成立，计算结果有效。
已知 qVs＝2500kg/h L＝3m 因此降尘室的宽度为：
b qVs
2500 ＝2.2(m)
utcL 3600 0.105 3
②操作型计算
Ⅰ、用已知尺寸（WL）的降尘室处理一定量qVs含尘 气体时，计算可以完全除掉的最小颗粒的尺寸（临 界粒径dpc ）；
（2）降尘室的工作原理
沉降速度
水平运 动速度 H
L
结论
如果气体的停留时间（L/u ）≥颗粒的沉
降时间（H/ut），尘粒便可分离出来。
（3）降尘室的性能及工艺参数
降尘室的工艺参数及性能指标主要有以下几项： ①临界粒径（分离效果）； ②临界沉降速度； ③最大处理量（生产能力）。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
①能被除去的最小颗粒直径——临界粒径（dpc） 【定义】对于一定的设备（L、b、H）、一定的处理 量（qVs ）下，能100％被除去的最小颗粒直径称为临 界粒径。一般情况下可推得：
设降尘室内颗粒沉降时处于层流区（斯托克斯定
律区），即：
utc
gd
2 Pc
(
P
18
)
已知：dPc＝4×10－5m ρP＝2400kg/m3 ρ＝1kg/m3 μ＝2×10－5Pa.s
∴ utc 9.81（418102－5）120（－52400－1）＝0.10（5 m / s）
∵
Re
d P utc
d Pcutc
100
10－6 0.7 3.5 10－5
0.5＝1
2
故假设成立，计算有效。
据 qVs=A0utc＝bLutc 已知 L=4m b=2m 故每层可处理的炉气流量为：
bL qVs utc
【例】某降尘室长3米，在常压下处理2500m3/h含尘 气体，设颗粒为球形，密度为2400 kg/m3，气体密度 为1 kg/m3，粘度为2×10-5Pa.s，现要求该降尘室能够 除去的最小颗粒直径为4×10-5 m，计算降尘室宽度 为多少？
例 题 解 答
【解】据：
bL qVs utc
【分级原理】
（1）将沉降速度（密度）不同 的两种颗粒倾倒到向上流动的 水流中； （2）水的速度调整到在两者的 沉降速度之间； （3）沉降速度（密度）较小的 那部分颗粒便被漂走分出，沉 降速度（密度）较大的则被截 留下来。
【例如】石英和方铅矿的混合球形颗粒在水力分级 器中进行分离。两者的密度分别为2650kg/m3和 7500kg/m3。
【临界沉降速度的计算】 【方法】临界沉降速度可根据临界粒径计算获取。
一般情况下，因为考虑的是最小颗粒直径，沉降 速度很小，所以可以认为沉降运动处于层流区。据 斯托克斯公式：
utc
gd
2 pc
P
18
——层流区临界沉降速度计算式
③最大处理量——降尘室的生产能力 【定义】对于一定的沉降设备和分离要求，所能处 理的最大含尘气体量，m3/s。
由式 可知：
utc
Hu L
HWu WL
qVs A0
qVs A0utc
——最大处理量计算式
①含尘气体的最大处理量是与某一粒径对应的，是 指这一粒径及大于该粒径的颗粒都能100%被除去时 的最大气体量（粒径越大，处理量越大）；
②最大的气体处理量不仅与粒径相对应，还与
降尘室底面积（A0）有关，底面积越大处理量 越大，但处理量与高度无关。为此，降尘室都
纯方铅矿
方铅矿 及大颗 粒石英
小石英颗粒
1 2 3
【说明】利用面粉颗粒大小与蛋白质含量之间的关系，将面 粉按蛋白质含量高（低颗粒大小）分成几种不同部分。
面粉分级器工艺流程图
2、降尘室——分离气固混合物的设备 （1）降尘室的构造
含尘气体入口
降尘室
净化气体出口
尘粒出口
降 尘 图室 实 物
降尘室
d pc
18 qVs
gP A0
Ⅱ、用已知尺寸（bL）的降尘室处理含尘气体时， 计算要求完全除去直径dpc的尘粒时所能处理的气体 流量（最大处理量qVs ）。
qVs A0utc
式中：
utc
gd
2 pc
P
18
【例】有一降尘室长为4m，宽为2m，高为2.5m，内 部用隔板分成25层。进入降尘室的炉气密度为 0.5kg/m3，粘度为0.035cP，尘粒密度为4500kg/m3。 现用此降尘室分离100μm以上的颗粒，试求可处理 的炉气流量。
d pc
18 qVs
gP A0
——层流区临界粒径计算式
结论
能被完全（100%）除去的最小颗粒尺寸
不仅与颗粒和气体的性质有关，还与处
理量和降尘室底面积有关。
【层流区临界粒径计算式的推导】
由 L/u（停留时间）＝H/ut （沉降时间）
ut
Hu L
Hbu WL
qVs A0
ut
gd
2 P
P
18
——斯托克斯（Stokes）定律
d pc
18 qVs
gP A0
——层流区临界粒径计算式
②临界沉降速度
【定义】能100％被除去的最小颗粒所对应的沉降速 度称为临界沉降速度，用utc 表示。 由 L/u（停留时间）＝H/utc （沉降时间）
则有
utc
Hu L
Hbu bL
qVs A0
其中 qVs——以气体体积流量表示的处理量，m3/s； A0——降尘室的底面积，m2； b——降尘室的宽度，m。
例 题 解 答
【解】设沉降处在斯托克斯区。
依题意知 ρP=4500kg/m3 ρ=0.5kg/m3
dPC=100×10－6m μ=0.035×10－3Pa.s
据
utc
gd
2 Pc
(
P
18
)
∴
utc 9.81（10018103－.56）210（－45500－0.5）＝0.（7 m / s)
而
Re