离心沉降速度

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2、沉降槽 籍重力沉降从悬浮液中分离出固体颗粒的设备称为
沉降槽。如用于低浓度悬浮液分离时亦称为澄清器；用 于中等浓度悬浮液的浓缩时，常称为浓缩器或增稠器。
连续沉降槽是底部略成锥状的大直径浅槽，如图所示。 料浆经中央进料口送到液面以下0.3~1.0m处，在尽可能减 小扰动的条件下，迅速分散到整个横截面上，液体向上流 动，清液经由槽顶端四周的溢流堰连续流出，称为溢流； 固体颗粒下沉至底部，槽底有徐徐旋转的耙将沉渣缓慢地 聚拢到底部中央的排渣口连续排出。排出的稠浆称为底流。
颗粒对流体作相对运动时的雷诺数Ret的函数（利用因次
分析方法）


=f(Ret)=
f(
du t


)
与Ret的关系可由实验测定，如图2-2所示。图中将球形
颗（粒1（）φ滞s流=1区）的（曲1线0-4分< R为et三≤个2）区域=，R即2e4t
18.5
（2）过渡区 （ 2< Ret <103 ） = Ret 0.6
力之和为零
F F Fb Fd 0 返回
2-2-2 重力沉降及设备
一、重力沉降速度 1、球形颗粒的自由沉降 2、影响重力沉降速度的因素 二、重力沉降设备 1、降尘室 2、沉降槽
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一、重力沉降速度 1、球形颗粒的自由沉降
颗粒在重力沉降过程中不受周围颗粒和 器壁的影响，称为自由沉降。
2、净化分散介质以满足后继生产工艺的要求 例如某些催化反应的原料气中夹带有会影响催化
剂活性的杂质，因此，在气体进入反应器之前，必须 除去其中尘粒状的杂质。
3、环境保护和安全生产
为了保护人类生态环境，要求排放的废气或废液浓 度达到排放标准；很多含碳物质及金属细粉与空气形成 爆炸物，必须除去这些物质以消除隐患。
4.操作方式分为两种：
（1）沉降分离 颗粒相对于流体（静止或运动）运动 的过程称沉降分离。分为重力沉降、离心沉降。 （2）过滤 流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液 分离的过程称过滤。分为重力过滤、离心过滤、加压过 滤和真空过滤，也可分为恒压过滤、先恒速后恒压过滤。
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1、回收有价值的分散物质
例如从某些类型干燥器出来的气体及从结晶机出 来的晶浆中都带有一定量的固体颗粒，必须回收这些 悬浮的颗粒作为产品。
固体颗粒在重力沉降过程中，因颗粒之间的相 互影响而使颗粒不能正常沉降的过程称为干扰沉降。
球形颗粒在静止流体中沉降时，颗粒受到的作用力 有重力、浮力和阻力。
当合力为零时，颗粒相对于流体的运动速度u=ut， ut称为沉降速度，又称为“终端速度”。
ut ==
4gd(s ) 3
其中 是颗粒沉降时的阻力系数。并且 是
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二、重力沉降设备 1、降尘室
籍重力沉降从气流中除去
尘粒的设备称为降尘室。
令 l——降尘室的长度，m；
h——降尘室的高度，m；
b——降尘室的宽度，m；
u——气体在降尘室的水平
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
通过速度，m/s；
动画
Vs——降尘室的生产能力 （即含尘气通过降尘室的体积流量），m3/s。
则 气体的停留时间为
θ＝ l u
（3）湍流区 （ 103≤Ret <2×105）=0.44
对应各区的沉降速度 ut的计算式为（分别代入）：
（1）滞流区
ut =
d 2(s )g 18
(2)过渡区
ut =0.27
d(s


)g
Ret 0.6
（3）湍流区 ut ＝1.74 d(ρs ρ)g
ρ
在计算沉降速度 ut 时，可使用试差法，即先假设颗粒 沉降所属那个区域，选择相对应的计算公式进行计算，然 后再将计算结果进行Ret校核。 例1
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2-2-1 沉降过程
颗粒与流体在力场中作相对运动时，受到三
个力的作用：质量力F、浮力Fb、、曳力Fd 。 F=ma(重力场中为重力,离心力场中为离心力)
Fb =ρ aV
Fd
Ap
1 2
u 2
对于一定的颗粒和流体，重力Fg、浮力Fb一定，但 曳力Fd却随着颗粒运动速度而变化。当颗粒运动速度 u等于某一数值后达到匀速运动，这时颗粒所受的诸
颗粒群的粒度组成情况即粒径分布。可用筛分分析法 测定各种尺寸颗粒所占的分率。
2、颗粒的平均粒径 3、颗粒的密度 颗粒的真密度：当不包括颗粒之间的空隙时，单位颗粒 群体积内颗粒的质量，kg/m3。 堆积密度（表观密度）：当包括颗粒之间的空隙时，单 位颗粒群体积内颗粒的质量，kg/m3。 4、颗粒的粘附性和散粒性
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2、影响重力沉降速度的因素 （1）颗粒形状
同一性质的固体颗粒，非球形颗粒 的沉降阻力比球形颗粒的大的多，因此 其沉降速度较球形颗粒的要小一些。 （2）干扰沉降
当颗粒的体积浓度>0.2% 时，干扰 沉降不容忽视。 （3）器壁效应
当容器较小时，容器的壁面和底面均 能增加颗粒沉降时的曳力，使颗粒的实际 沉降速度较自由沉降速度低。
多层降尘室的生产能力为 Vs (n 1)blut
降尘室结构简单，通常只适用于分离粒度大于50μm 的粗颗粒，一般作为预除尘使用。沉降速度ut应根据需 要完全分离下来的最小颗粒尺寸计算。气速u一般应保
证气体处于层流流动区，以免干扰颗粒的沉降或把已沉 降下来的颗粒重新扬起。 一起看P95例2-2
颗粒沉降所需沉降时间为
t

h ut
沉降分离满足的基本条件为 θ ≥θ t
降尘室的生产能力为 Vs blut
或l h u ut
理论上降尘室的生产能力只与其沉降面积bl及颗粒 的沉降速度ut有关，而与降尘室高度h无关。故降尘室应 设计成扁平形，或在室内均匀设置多层水平隔板，构成 多层降尘室，如图所示。
1.混合物的分类: 可以分为均相混合物和非均相混合物。
2.非均相混合物的特点是: 在物系内部存在两种以上的 相态，如悬浮液、乳浊液、含尘气体等。其中固体颗粒、 微滴称为分散相或分散物质；而气体、液体称为连续相 或分散介质。 3.非均相物系分离的依据是:连续相与分散相具有不同的 物理性质，因此可以用机械的方法将两相分离
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一、颗粒的特性
1、球形颗粒
体积 表面积
V=
π
d3
S=π d2
比表面积 S/V=6/d 2、非球形颗粒
工业上遇到的固体颗粒大多是非球形颗粒
体积当量直径de
de=
3 6VP

表面积当量直径des
des =
SP

球形度（形状系数）
φ
＝
s
S
SP
二 、颗粒群的特性
由大小不同的颗粒组成的集合体称为颗粒群。 1、颗粒群粒径分布