化工原理11沉降分离原理及设备

•二、重力沉降设备
• 降尘室结构简单，流动阻力小，但体积庞 大，分离效率低，通常只适用于分离粒度大于50 m的粗粒，一般作为预除尘使用。多层降尘室虽 能分离较细的颗粒且节省占地面积，但清灰比较 麻烦。
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化工原理11沉降分离原理及设备
•二、重力沉降设备
2．沉降槽
沉降槽是利用重力沉降来提高悬浮液浓度 并同时得到澄清液体的设备。
•随Ret及s 变化的实验测定结果见图3-2。
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化工原理11沉降分离原理及设备
•图3-2
关系曲线
•三、 阻力系数（曳力系数）
•对球形颗粒•
关系曲线大致可分为三个区
域 •爬流（又称蠕动流Creeping flow）
•滞流区或斯托克斯(Stokes)定律区
•（3-17）
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•三、 阻力系数（曳力系数）
•滞流区 •过渡区 •湍流区
•表面摩擦阻力 •形体阻力
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•四、 影响沉降速度的因素
•自由沉降
• 沉降过程中，任一颗粒的沉降不因其它颗 粒的存在而受到干扰 •干扰沉降
• 如果分散相的体积分率较高，颗粒间有明 显的相互作用，容器壁面对颗粒沉降的影响不可 忽略，这时的沉降称为干扰沉降或受阻沉降。
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化工原理11沉降分离原理及设备
•概述
机械分离方法，即利用非均相混合物中两 相的物理性质（如密度、颗粒形状、尺寸等） 的差异，使两相之间发生相对运动而使其分离。
机械分离方法
沉降 过滤
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化工原理11沉降分离原理及设备
•概述
•非均相混和物分离的应用： •（1）收集分散物质。 •（2）净化分散介质。 •（3）环境保护。
化工原理_11沉降分离原 理及设备
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2020/11/12
化工原理11沉降分离原理及设备
•概述
•物系中存在相界面的混合物就是非均相混合物
非均相混合物
分散相或分散物质：处于分散 状态的物质（如分散在流体中的 固体颗粒、液滴、气泡等）
连续相或分散介质：包围着分 散相而处于连续状态的物质（如 气态非均相混合物中的气体、液 态非均相混合物中的液体）。
化工原理11沉降分离原理及设备
•一、 重力沉降速度的计算 • 若要计算介质中具有某一沉降速度 ut 的颗粒
的直径，可先令
•查
曲线图，可求直径 d ，即
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化工原理11沉降分离原理及设备
•一、 重力沉降速度的计算
量纲为一数群判别：
• K ≤2.62为斯托克斯定律区， •2.62< K <69.1为艾仑定律区， •K >69.1为牛顿定律区。
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•二、重力沉降设备
•1、降尘室 •降尘室是依靠重力沉降从气流中分离出固体颗 粒的设备
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•二、重力沉降设备
•气流水平通 过降尘室速
度
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•图3-4 降尘室示意图 •动画13
•沉降速 度
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化工原理11沉降分离原理及设备
•第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
•3.1 沉降分离原理及设备 •3.1.1 颗粒相对于流体的运动
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•一、颗粒的特性
•1. 球形颗粒：球形颗粒的尺寸由直径d确定。
体 积 表面 积 比表面 积
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•比表面积当量直径 •两者关系
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•一、颗粒的特性
非球形颗粒的特性，即
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体 积
表面 积
比表面 积
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•二、 球形颗粒的自由沉降
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•图3-1 沉降颗粒的受力情况 化工原理11沉降分离原理及设备
•二、 球形颗粒的自由沉降
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•一、颗粒的特性
•2. 非球形颗粒：需要形状和大小两个参数来描
述其特性
•与该颗粒体
•（1）球形度
积相等的球 体的表面积
•（3－4）
•颗粒的 表面积
•非球形颗粒
•球形颗粒
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•一、颗粒的特性
•（2）颗粒的当量直径 •体积当量直径
3 ． 分 级 器 利用重力沉降可将悬浮液中不同粒度的颗 粒进行粗略的分离，或将两种不同密度的颗粒进 行分类，这样的过程统称为分级，实现分级操作 的设备称为分级器。
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•二、重力沉降设备
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•双锥分级器
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•二、重力沉降设备
•（3-20）
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•三、 阻力系数（曳力系数）
•过渡区或艾仑（Allen）定律区 •（3-18）
•（3-21）
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•三、
阻力系数（曳力系数）
•湍流区或牛顿（Newton）定律区 •（3-19）
•（3-22）
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•二、重力沉降设备
• 位于降尘室最高点的颗粒沉降到室底所需的时间为
•气体通过降尘室的时间为
•降尘室 高
•沉降速 度
•降尘室 长
欲使颗粒被分离出来，则
•气流水平通 过降尘室速
度
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或
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•二、重力沉降设备
根据降尘室的生产能力，气体在降尘室内的水平 通过速度为
•降尘室生 产能力
•颗粒受到三个力
•重力 •浮力 •阻力
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•阻力系数 或曳力系数
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•二、 球形颗粒的自由沉降
•根据牛顿第二运动定律
•分析颗粒运动情况：
•加 速 段 •匀速段
•加 速 度 最 •大阻力 •加速度
•加速度=0
•加速度=0
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化工原理11沉降分离原理及设备
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•重力沉降分级器
化工原理11沉降分离原理及设备
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/12
化工原理11沉降分离原理及设备
•二、 球形颗粒的自由沉降
• 沉降速度 • 匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度称 为沉降速度，由于该速度是加速段终了时颗粒相 对于流体的运动速度，故又称为“终端速度”， 也可称为自由沉降速度。
•（3-15）
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化工原理11沉降分离原理及设备
•三、 阻力系数（曳力系数）
• 通过量纲分析可知，是颗粒与流体相对 运动时雷诺数Ret和球形度s的函数
整理得
•（3-30）
•上式表明，理论上降尘室的生产能力只与其沉降面 积及颗粒的沉降速度有关，而与降尘室高度H无关。
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化工原理11沉降分离原理及设备
•二、重力沉降设备
•对设置了n层水平隔板的降尘室，其生产能力 为：
•（3-30a）
•动画14
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化工原理11沉降分离原理及设备
•四、 影响沉降速度的因素
•在实际沉降操作中，影响沉降速度的因素有： •1、颗粒的体积分数 •2、器壁效应 •3、颗粒形状的影响
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化工原理11沉降分离原理及设备
•第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
•3.1 沉降分离原理及设备 •3.1.1 颗粒相对于流体的运动 •3.1.2 重力沉降
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化工原理11沉降分离原理及设备
•一、
•1、试差法
•假设沉降 属于某一流 型
重力沉降速度的计算
•计算沉 降速度
•核 算
Ret
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•一、 重力沉降速度的计算
•2、摩擦数群法 • 先计算
•查
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•曲线图，最后由 Ret 反求 ut ，即