第三章非均相分离-第二次课
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惯性离心力作用下的沉降速度 旋风分离器的结构和操作原理 旋风分离器的性能
精品课件
三、离心沉降（centrifugal settling）
依靠离心力的作用，使流体中的颗粒产生沉降运动， 称为离心沉降。 重力加速度是常数，而离心加速度是变数，所以离心 沉降能获得更高的沉降速度和更大的生产能力。
精品课件
2
精品课件
4、旋风分离器适用的物系条件
▪ 一般用来除去气流中直径在5微米以上的颗粒。 ▪ 若含尘量高于200g/m3，可除去3微米的颗粒。 ▪ 不宜处理粘性粉尘、湿度大的粉尘、腐蚀性粉尘。
重力沉降适宜处理200微米以上的颗粒 离心分离适宜处理5-200微米的颗粒 5微米以下的颗粒可用袋虑器、湿式捕集、电除尘。
3、降尘室
降尘室：利用重力沉降分离含尘气体中尘粒的设备。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。
精品课件
降尘室的计算
l
含尘气体
u
ut
净化气体 b
H
➢令降尘室的长度为L,高度为H，宽度为b ；
➢体积流量为qV的含尘气体以u流速水平通过降尘室， 通过时间为t；
➢颗粒在降尘室的沉降速度精品为课件ut，沉降时间tt
K值称为离心分离因数，是离心分离设备的重要指标，一般 在5-2500之间。可见离心分离比重力分离效果好。
减小旋转半径 r，增大颗粒进入离心场的切线速度uT，离心 分离效果更好。
精品课件
2、旋风分离器(cyclone separator)
旋风分离器是利用离心力作用净制气体的设备。
特点： ➢其结构简单，制造方便； ➢分离效率高； ➢可用于高温含尘气体的分离；
dp,mi n
g(1p 8)ut
18 qv g(p)A
精品课件
若将除尘室分隔为n层，则沉降面积增大n倍，即：
ut
qV nA
qV nbl
qV nbltu
生产能力增大n倍
精品课件
净化气体
含尘气体 粉尘
隔板
多层隔板降尘室示意图
精品课件
例：用高2m、宽2.5m、长5m的重力降尘室分离空气中 的粉尘。在操作条件下空气的密度为0.799kg/m3，粘 度为2.53×10-5Pa·s，流量为5.0×104 m3/h。粉尘 的密度为2000 kg/m3。试求可沉降粉尘的最小直径。
精品课件
净化气体
内螺旋 外螺旋
固相
3、旋风分离器的性能 ➢ （1）临界直径－理论上能被完全分离下来的
最小颗粒直径。
临界直径计算式：
9B d p,c N pui
精品课件
➢ （2）分离效率
a、总效率η0
指在旋风分离器中被分离出来 的颗粒占进入该分离器的全部 颗粒的质量分率。
b、粒级效率ηi 按各种粒度分别表示
解 ：与临界直径对应的临界沉降速度为
utcV bs l5.0 2 1.54 0 /5 36 01.1 0m 1/s
精品课件
假设流型属于过渡区，可分离粉尘的最小直径为
1
1
d pc
utc
4
g
225 2(p
)2
3
utc
225 4g 2 p2
3
1
1.11
225 2.53 4(9.81)2
可得离心沉降速度为： ur
4dp(s )r2 3
由离心加速度：
ar
r2
r22
r
uT2 r
故有：
ur
4dp(s ) uT2 3 r
精品课件
若颗粒与流体之间的运动处于滞流区，则ur为：
ur
d2(s ) 18
uT2 r
精品课件
将滞流时离心沉降速度与重力沉降速度作比较，
得：
ur uT2 K ut gr
被分离出来的质量分率。
0
Ci C0 Ci
i
Cii Ci0 Cii
n
0 ii i 精品1课件
▪ （3）分割粒径（分割直径）
指粒级效率ηi恰好为50％的颗粒直径。 对于标准旋风分离器有：
dp,5 00.27
D ui(p )
dp,50 0.27
D ui p
精品课件
➢ （4）压力损失
p
c
ui2
1、离心沉降速度
受力分析与重力场相仿，只需以离心加速度代替重力加速度。
惯性 F c 离 m pa r 心 6dp 3力 pr2
u
向心 F bm 力 r a6dp3 r 2
阻力 Fd
离心力 Fc
阻力 Fd d4p2
ur2
2
浮力 Fb
颗粒在离心力场中的受力分析
若这三个力达到平衡，则有
6dp2r2(p)d 4 p2u 2r20 精品课件
结构： ➢外圆筒； ➢内圆筒； ➢锥形筒。
精品课件
工作原理
外圆筒 切向入口
内圆筒
➢含尘气体从进气管沿切线 含尘气体
方向进入,在筒内螺旋向下运 动,颗粒被慣性离心力抛向壁
锥形筒
面,再沿壁面滑向排灰口.净百度文库
化气在底部附近沿中心轴螺
旋向上运动,形成气芯。
➢适宜除去5-200微米的干燥、
低粘性尘埃。
关风器
(防止空气进入)
10 5 0.779 (2.0 10 3 )2
3
1.58 10 4 m 158 m
校核流型
Re dp u c tc 1.5 8 1 2. 5 4 0 1 3 1 .1 5 0 1 0.77 5.9 4
故属于过渡区，与假设相符。
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三、 离心沉降（centrifugal settling）
则有：
t l u
tt
H ut
欲分离浮尘，必须有：
t tt
lH
u
ut
精品课件
u qV Hb
lH
u ut q V lu t Hb H q V blu t
u lu t H
生产能力与降尘室高度无关，仅与沉降速度ut 和沉降面积A=bl有关。
精品课件
若沉降在层流区进行，降尘室可分离的最小颗粒直 径：
精品课件
四、过 滤
过滤操作的基本概念 过滤设备 过滤基本方程式 过滤生产能力及滤饼洗涤
精品课件
四、过 滤
1、过滤操作的基本概念 过滤是以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使 悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截 留在介质上，从而实现固、液分离的操作。
➢过滤介质: 过滤采用的多孔物质； ➢滤浆: 所处理的悬浮液； ➢滤液: 通过多孔通道的液体； ➢滤饼或滤渣: 被截精品留课件的固体物质。
滤浆(slurry)： 原悬浮液。
滤饼(filter cake)： 截留的固体物质。
过滤介质(filtering medium)： 多孔物质。
滤液(filterate)： 通过多孔通道的液体。
过滤操作示意图 (滤饼过滤)
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2、过滤方式
过滤的操作基本方式有两种：滤饼过滤和深层过滤。
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三、离心沉降（centrifugal settling）
依靠离心力的作用，使流体中的颗粒产生沉降运动， 称为离心沉降。 重力加速度是常数，而离心加速度是变数，所以离心 沉降能获得更高的沉降速度和更大的生产能力。
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2
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4、旋风分离器适用的物系条件
▪ 一般用来除去气流中直径在5微米以上的颗粒。 ▪ 若含尘量高于200g/m3，可除去3微米的颗粒。 ▪ 不宜处理粘性粉尘、湿度大的粉尘、腐蚀性粉尘。
重力沉降适宜处理200微米以上的颗粒 离心分离适宜处理5-200微米的颗粒 5微米以下的颗粒可用袋虑器、湿式捕集、电除尘。
3、降尘室
降尘室：利用重力沉降分离含尘气体中尘粒的设备。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。
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降尘室的计算
l
含尘气体
u
ut
净化气体 b
H
➢令降尘室的长度为L,高度为H，宽度为b ；
➢体积流量为qV的含尘气体以u流速水平通过降尘室， 通过时间为t；
➢颗粒在降尘室的沉降速度精品为课件ut，沉降时间tt
K值称为离心分离因数，是离心分离设备的重要指标，一般 在5-2500之间。可见离心分离比重力分离效果好。
减小旋转半径 r，增大颗粒进入离心场的切线速度uT，离心 分离效果更好。
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2、旋风分离器(cyclone separator)
旋风分离器是利用离心力作用净制气体的设备。
特点： ➢其结构简单，制造方便； ➢分离效率高； ➢可用于高温含尘气体的分离；
dp,mi n
g(1p 8)ut
18 qv g(p)A
精品课件
若将除尘室分隔为n层，则沉降面积增大n倍，即：
ut
qV nA
qV nbl
qV nbltu
生产能力增大n倍
精品课件
净化气体
含尘气体 粉尘
隔板
多层隔板降尘室示意图
精品课件
例：用高2m、宽2.5m、长5m的重力降尘室分离空气中 的粉尘。在操作条件下空气的密度为0.799kg/m3，粘 度为2.53×10-5Pa·s，流量为5.0×104 m3/h。粉尘 的密度为2000 kg/m3。试求可沉降粉尘的最小直径。
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净化气体
内螺旋 外螺旋
固相
3、旋风分离器的性能 ➢ （1）临界直径－理论上能被完全分离下来的
最小颗粒直径。
临界直径计算式：
9B d p,c N pui
精品课件
➢ （2）分离效率
a、总效率η0
指在旋风分离器中被分离出来 的颗粒占进入该分离器的全部 颗粒的质量分率。
b、粒级效率ηi 按各种粒度分别表示
解 ：与临界直径对应的临界沉降速度为
utcV bs l5.0 2 1.54 0 /5 36 01.1 0m 1/s
精品课件
假设流型属于过渡区，可分离粉尘的最小直径为
1
1
d pc
utc
4
g
225 2(p
)2
3
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225 4g 2 p2
3
1
1.11
225 2.53 4(9.81)2
可得离心沉降速度为： ur
4dp(s )r2 3
由离心加速度：
ar
r2
r22
r
uT2 r
故有：
ur
4dp(s ) uT2 3 r
精品课件
若颗粒与流体之间的运动处于滞流区，则ur为：
ur
d2(s ) 18
uT2 r
精品课件
将滞流时离心沉降速度与重力沉降速度作比较，
得：
ur uT2 K ut gr
被分离出来的质量分率。
0
Ci C0 Ci
i
Cii Ci0 Cii
n
0 ii i 精品1课件
▪ （3）分割粒径（分割直径）
指粒级效率ηi恰好为50％的颗粒直径。 对于标准旋风分离器有：
dp,5 00.27
D ui(p )
dp,50 0.27
D ui p
精品课件
➢ （4）压力损失
p
c
ui2
1、离心沉降速度
受力分析与重力场相仿，只需以离心加速度代替重力加速度。
惯性 F c 离 m pa r 心 6dp 3力 pr2
u
向心 F bm 力 r a6dp3 r 2
阻力 Fd
离心力 Fc
阻力 Fd d4p2
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2
浮力 Fb
颗粒在离心力场中的受力分析
若这三个力达到平衡，则有
6dp2r2(p)d 4 p2u 2r20 精品课件
结构： ➢外圆筒； ➢内圆筒； ➢锥形筒。
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工作原理
外圆筒 切向入口
内圆筒
➢含尘气体从进气管沿切线 含尘气体
方向进入,在筒内螺旋向下运 动,颗粒被慣性离心力抛向壁
锥形筒
面,再沿壁面滑向排灰口.净百度文库
化气在底部附近沿中心轴螺
旋向上运动,形成气芯。
➢适宜除去5-200微米的干燥、
低粘性尘埃。
关风器
(防止空气进入)
10 5 0.779 (2.0 10 3 )2
3
1.58 10 4 m 158 m
校核流型
Re dp u c tc 1.5 8 1 2. 5 4 0 1 3 1 .1 5 0 1 0.77 5.9 4
故属于过渡区，与假设相符。
精品课件
三、 离心沉降（centrifugal settling）
则有：
t l u
tt
H ut
欲分离浮尘，必须有：
t tt
lH
u
ut
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u qV Hb
lH
u ut q V lu t Hb H q V blu t
u lu t H
生产能力与降尘室高度无关，仅与沉降速度ut 和沉降面积A=bl有关。
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若沉降在层流区进行，降尘室可分离的最小颗粒直 径：
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四、过 滤
过滤操作的基本概念 过滤设备 过滤基本方程式 过滤生产能力及滤饼洗涤
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四、过 滤
1、过滤操作的基本概念 过滤是以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使 悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截 留在介质上，从而实现固、液分离的操作。
➢过滤介质: 过滤采用的多孔物质； ➢滤浆: 所处理的悬浮液； ➢滤液: 通过多孔通道的液体； ➢滤饼或滤渣: 被截精品留课件的固体物质。
滤浆(slurry)： 原悬浮液。
滤饼(filter cake)： 截留的固体物质。
过滤介质(filtering medium)： 多孔物质。
滤液(filterate)： 通过多孔通道的液体。
过滤操作示意图 (滤饼过滤)
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2、过滤方式
过滤的操作基本方式有两种：滤饼过滤和深层过滤。