沉降过程3

ut 0.27
d(s
)g
Re
0.6 t
艾仑公式
湍流区： 0.44 ut 1.74
d(s )g 牛顿公式
化工原理第三章
3
3、沉降速度的计算
(1) 试差法： 步骤：
Ⅰ 假设流体在某一流型区沉降→选择该流型区计算公式； Ⅱ 计算出ut; Ⅲ 由ut计算出Ret，看是否与假设的流型区吻合，若吻合， 假设正确；若不吻合，重新假设。
d 2 (s ) r2 18
ut
r2
g
ut
kc
ur ut
uT 2 gR
kc
Kc：离心分离因数，即粒子所在位置上惯性离心力强度
与重力场强度之比（离心沉降速度与重力沉降速度之比）
Kc为离心分离设备的重要指标。
化工原理第三章
12
２、旋风分离器的性能
（１）临界直径 简化：１）进入旋风分离器的切向速度等于进口气速ui
第二节 重力沉降
一 沉降速度
1、球形颗粒的自由沉降
受力分析：
重 力 浮 力
Fg
s gV
6
d
wk.baidu.com
3 s
s
g
Fb
流 gV
6
d
3 s
流
g
阻 力
Fd
u 2
2
A
6
d
3 s
(
s
流
)
g
4
d s2
u 2
2
6
d
3 s
s
a
ut
4d(s 流 )g 3 化工原理流第三章
1
2、阻力系数ζ
阻力系数ζ由实验研究确定。 阻力系数是Re的函数： ζ =f（Ret)，此函数关系需由实验测定。
18 Vs ( p ) WL
化工原理第三章
7
结论：
1、生产能力只于其沉降面积WL及颗粒沉降速度ut有关，而与降尘室高度 H无关（Vs≤utWL）
若降尘室为n层水平隔板，则降 尘室生产能力为：
Vs ≤ (n+1)utWL
2、Vs一定时， utc与dpc与降尘室面积WL成反比，与降尘室高度H无关 utc与dpc 一定时， Vs与降尘室面积WL成正比，与降尘室高度H无关
球形颗粒ζ与Re关系曲线可分为三个区：
① 滞流区（斯托克斯区stokes） ζ=24/Re
② 过渡区（艾仑区Allen） 10 / Re
③ 湍流区（牛顿区Newton） ζ=0.44
化工原理第三章
2
斯托克斯区
：
24 Re t
ut
d2(s
18u
)g
斯托克斯公式
过渡区
：
18.5
Re
0.6 t
化工原理第三章
9
第三节 离心沉降
离心沉降：当颗粒处于旋转的气（液）体中，颗粒在惯性
离心力作用下而产生的沉降过程称为“离心沉
降”。 在离心场中，质量为m的颗粒所受离心力Fc为：
Fc＝mar＝m
ur 2 r
mr 2
ar：离心加速度，m/s2 Ur：径向速度，m/s r：颗粒到旋转轴中心的距离，m； ω：角速度
化工原理第三章
4
(2) 摩擦数群法
A 计算ut: 做Ret Ret2 图 查Ret 计算出ut
B 已知ut,计算d:
由
Re
1 t
4u(s )g 3 2ut2
算出
Re
1 t
查 Ret1 Ret 曲线 Ret 计算d
化工原理第三章
5
4、影响沉降速度的因素
① 颗粒形状: Re一定时,球形系数愈小(偏离球形愈大),阻力系数越大 ② 壁效应: D>>d时,可忽略壁效应 ③ 颗粒的体积浓度(V%): V%<0.2%时，则颗粒间无影响 ④ 干扰沉降: 不能忽略壁效应及其它颗粒干扰时的沉降
0
ur
4ds (s ) r2 3
uT
4ds (s ) g 3
化工原理第三章
11
二者相似：
g uT 2 R
二者区别：① ur为径向分速度，方向随半径向外 ② ur不是恒定值，R改变，ur改变，ut是恒定值同重力沉降 类似，当颗粒与流体相对运动属于滞流时，则：
24 Ret
ur
d 2 (s ) uT 2 18 R
化工原理第三章
6
二 、降尘室 1．降尘室原理
2．降尘室的计算
颗粒能够作重力沉降进行分离的条件: 停留时间L/u≥沉降时间H/ut
若 L/u＝H/ut 则有临界粒径dpc
∵ u=Vs / HW 则ut≥Vs / WL或Vs≤utWL ∴临界降尘速度utc =Vs / WL
当尘粒沉降速度小，处于斯托克斯区时， d pc
化工原理第三章
8
降尘室的计算问题：
1、已知气体处理量Vs、物性参数(ρs、ρL、µ)及要 除去的最小颗粒直径dpc，则可计算降尘室的底面 积WL
2、已知降尘室底面积WL、物性参数(ρs、ρL、µ)及 临界粒径dpc，则可计算气体处理量Vs
3、已知降尘室底面积WL、物性参数(ρs、ρL、µ)及 临界粒径Vs ，则可计算气体处理量dpc
化工原理第三章
10
1、离心沉降速度
uT为切向速 度
F离
sVaT
6
d
3 s
s
uT 2 R
6
ds3s
r 2
F向
VaT
6
ds3
uT 2 R
6
ds3
r2
aT=rω2=uT2/R Ω: 角速度
F阻
A
ur 2
2
4
ds2
ur 2
2
uT:切向速度
6
ds3s
uT 2 R
6
ds3
uT 2 R
4
ds2
ur
2
2
d>200 µm, 重力沉降法 d< 5µm，离心沉降
离心沉降不适合： １）粘性粉尘； ２）含湿量高粉尘 ３）腐蚀性粉尘
化工原理第三章
14
２）气体穿过厚度为进气宽度Ｂ的气流层才能到达壁面被分离 ３）颗粒作自由沉降
ur
d
2
s
u
2 i
18Rm
沉降时间
t
B ur
18Rm B d 2 sui2
停留时间 2Rm N e
ui
当θ＝ θt时
dc
9B N e s ui
气流有效旋 转圈数
化工原理第三章
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例：温度为20℃、压力为0.101 MPa、流量为 2.5 m3/s的含 尘空气用图3-9(a)所示的旋风分离器除尘。尘粒的密度为 2500 kg/m3。最大充许压力损失为2.0 kPa时，试求（１） 分离器尺寸；（２）临界粒径。