三章沉降与过滤ppt课件

ut
4de(s )g 3s
Фs：代表球形度，也叫形状系数，表征颗粒形状与球形颗粒的差
异度。
s
S SP
SP—真实颗粒表面积 S—与SP真实颗粒体积相等的球型颗粒表面积 de：代表当量直径，即与真实颗粒SP体积相等的圆球直径，即
VP
1 6
d
3 e
VP：任意形状的颗粒体积， 不同Фs下的ξ—Re，曲线不同。
说明：①适用于光滑的球形颗粒的自由沉降，称为自由沉降 速度公式。
②所计算速度为匀速速度（a=0） ③ξ为阻力沉降系数
2、 阻力沉降系数ξ计算 对于球形颗粒，将不同Re范围的阻力系数ξ计算式代入上式得：
层流区 (104 Re2)
ut
d2(s )g 18
斯托克斯公式
过渡区 (2Re500)
ut
3
4g2(s )2 d 225
4、影响沉降速度的其它因素
• 以上的沉降过程为在重力作用下球形颗粒的自由沉降： ① 颗粒为球形； ② 颗粒沉降时彼此相距较远，互不干扰； ③ 容器壁对沉降的阻滞作用可以忽略； ④ 颗粒直径不能小到受流体分子运动的影响。 在实际情况中还需考虑以下因素的影响： • （1）、颗粒形状 颗粒形状偏离球形越大，其阻力系数就越大。 • （2）、壁效应 当颗粒靠近器壁的位置沉降时，由于器壁的影
响，沉降速度比自由沉降速度小，这种影响称为壁效应。 • （3）干扰沉降 当非均相物系中颗粒较多，颗粒之间相互距离
较近时，颗粒沉降会受到其它颗粒的影响，这种沉降称为干扰沉 降，干扰沉降速度比自由沉降速度小。
二、 降尘室
重力沉降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。本节介绍典型的水平流动型降尘室。（书图3-3
三章沉降与过滤ppt课件
公式推导：球形颗粒直径d，密度ρS，连续相密度ρ，阻力系数ξ， 沉降速度ut
则 重 力 1 6d3sg
浮 力 1 d 3 g（ 由 连 续 相 引 起 ）
6
阻 力Au2
2
1 4d22ut2
则 ：1 6d3sg1 6d3g1 4d2 2 u t2
整理得：
ut
4gd(s) 3
优点：能分离更小的颗粒（20m）缺点：降尘排灰不方便
降尘室的计算： A、已知qv,物性数据:、、s及dmin,计算降尘室的底面积A0 B、已知A0、物性数据： 、、s及dmin,计算qv B、已知A0、物性数据： 、、s及qv,计算dmin
例题：用高2m、宽2.5m、长5m的重力降尘室分离空气中的粉尘。在
圆柱形：ξ=1.0
圆盘形：ξ=1.2
3、Ut计算方法
因计算ut需知Re，而
Re
dut
，则计算方法
试差法 摩擦数群法
（1）试差法： ①假设某一流型，用相应公式计算ut ②再计算Re，检验Re是否属于该流型范围，不符，再设流型再计
算直到合适。
3、非球形颗粒的自由沉降 d用当量直径de代替，ξ用不同球形度下фs代替
θt与设备尺寸及处理量有关，与颗粒性质无关；
沉降时间
0
H u0
θ0与流体、颗粒的性质、分离要求及降尘室的高度有关。
注意：当某直径的颗粒满足θt≥θ0时，它能够被完全（100%） 地分离；当某直径的颗粒满足θt<θ0时，它不是不能被分离，仍 然可以被分离，只不过是不能被完全分离。 讨论：
（1）降尘室的生产能力：
2.5m ×5m u0q A V 01.25 21 .5 0 4/536000.278
室了，气体在降尘室内的分布不均匀造成分离能力下降；所以在降
尘室的前后均有渐缩和渐扩装置；
②若L不变，u↑，生产能力不变；若流速太大，则沉降后的颗粒被 重新扬起，分离效率↓，故应保证气体流动维持层流状态，一般u < 3m/s，易扬起的物料u < 1.5m/s 。
（3）重力沉降中沉降速度无法提高，重力沉降的效果有限，一般
降尘室底面积
dmin
18 qV g(s ) A0
qv一定,dmin、u0与降尘室的底面积A0成反比，与H无关，当dmin、 u0一定， qv与A0成正比。 降尘室的形状：扁平状 多层隔板降尘室：图3-5，水平隔板分为N层，层高：H/N 气体流动截面积未变，水平流速不变，颗粒停留时间不变。
颗粒沉降高度：原来的1/N，u0为原来的1/N ，dmin为原来的 1 / N
BHL
qV HBu t
停留时间最短为θt=θ0 =H/u0，即最大生产能力为qV=BLu0 ；故生产 能力与降尘室的底面积BL有关而与降尘室的高度无关，因此，降 尘室多制成扁平型或多层。
（2）降尘室生产能力与设备高度无关，那么降尘室的高度是否 越小越好呢？
H↓时，根据
LH
u u0
①若u不变，则L↓，生产能力qv=BLu0↓；为保证生产能力不变，必 须B↑；降尘室变得短而宽，气体进入降尘室还未稳定就离开降尘
重力沉降能分离的颗粒直径为>10μm（>75μm效果较好）。
（4）θt≥θ0在设计中是确定降尘室主要结构尺寸的依据
，在操作中是确定所能完全分离最小颗粒直径的判据。当斯 托克斯定律适用时，颗粒在降尘室中作自由沉降，处理量为qv 时能分离出的颗粒的最小直径dmin为：
u0
gdm 2in(s ) 18
qV A0
操作条件下空气的密度为0.779kg/m3，黏度为2.53×10-5Pa·s，流
Hale Waihona Puke 量为1.25×10-4m3/h。粉尘的密度为2000kg/m3。试求完全能分离的
粉尘的最小直径。
解：已知qv= 1.25×10-4m3/h,=0.779kg/m3, =2.53×10-5Pa·s,
s=
2000kg/m3,A0=
阿伦公式
湍流区 (500Re2105) ut
3.03d(s )
牛顿沉降公式
斯托克斯公式适用条件
小直径颗粒在一般介质中沉降
50m以下颗粒在水中沉降Re 2
较大颗粒在粘滞液体中沉降
特例：当ρs>>ρ时，
ut
d 2sg 18
（滞流层）
牛顿沉降公式中 适用于大颗粒沉降
Re>500
球形：ξ=0.44
）颗粒能够沉降到集尘斗中有什么条件呢？
颗粒在降尘室中的沉降时间小于停留时间时，颗粒在流体离开
降尘室前即可沉降到降尘室的底部。
即：停留时间≥沉降时间
Vs
t L/u0H /u0
其中：
停留时间：t
L u qV
L BHL BH qVs
u
u0 H
B L
颗粒在降尘室中的运动
气流水平分速度m/s 气体体积流量m3/s