卧式重力沉降装置设计1

卧式重力沉降装置设计

装备11011班邹宝应 201106080530

摘要

在现代工业生产过程中,需要将不同种类的物质分开,根据属性的不同,可以用物理的方法分离,也可以用化学的方法分离.我们主要用的分离方法有沉降,过滤，吸收，蒸馏等方法。在化工生产行业，吸收和蒸馏应用及其广泛，而在其他行业沉降和过滤则相对应用广泛。例如在水泥的制造过程中必须要对气体中的颗粒进行沉降处理，不然会造成周边环境的污染，不符合可持续性发展，不利于生产生活，还有在石油的开采过程中肯定伴随着气体和水等杂质参合，必须将其除去，考虑到实用性和经济性的原则，采用沉降是最好的一种除去方式，所以在油田上多采用重力沉降装置将其油气和杂质分离，这种方法不仅简单，更重要的是有效降低含水量，很好的控制了在运输过程中由于水造成的腐蚀问题和运输成本，所以在油田使用的沉降装置的开发是很有必要的。今天大量的沉降设备应用于各个行业当中，也起到了相当重要的作用，为我们的生活和生产带来了方便和利益。因此，我将对沉降的原理，设备以及效果，通过本文进行简单的介绍和分析。其按原理可分为离心式和重力式沉降机构，本文主要对重力式沉降机

构的设计和原理的一个简单介绍。

第一章沉降的条件

1.1非均相物系的分离

沉降是对非均相的一种分离手段，所以分离的物质必须是非均相，例

如气体中的尘粒，悬浮液中的颗粒以及乳浊液中的液滴。分离的目的有以下3点。

⑴回收分散物质，例如从结晶器中结晶出的晶粒。

⑵净制分散介质，例如除去气体中的尘粒。

⑶劳动保护和环境的保护等。因此，非均相物系的分离意义重大。非均相物质的分离方式有过滤和沉降两种，沉降主要应用于气体中小颗粒的分离以及部分液体中小颗粒的分离，而过滤则是根据颗粒的大小只能部分除掉气体中或液体中一定尺寸的颗粒，因此不是太彻底，而且操作费用比较高。

我们在本片文章中主要介绍沉降的原理以及设备的运行过程。

1.2颗粒与流体的相对运动和所受阻力

颗粒在流体运动中的运动，可以看做是流体相对于颗粒的运动。为了方便起见先假象为球型的。若流体如图1-1的理想流所示，所谓理想流体就是流体的粘度为零，对颗粒不产生力。若为不可压缩流体，则在球体所有各点的动压头和静压头之和为一个常数，在前后、上下两点完全对称。如果流体沿着球面的速度方向和大小都是变化的。球型颗粒的前点和后点的流体属于静止状态，其速度为零，而在上下两点的速度最大。

图1-1理想流体绕球的流动

当流体为粘性流体流过球体表面时，情况就不同了。此时流体在近球面处逐渐形成边界层，因此边界层的厚度随着离前边缘的增加而增加。如果流体的速度较低，此边界层为层流边界层，则上下的流线完全对称。此时，与理想流体的不同点进在于有流体对球体的力，且阻力系数与流体的粘度有关，这个阻力系称为表面摩擦阻力。当流体绕颗粒高速运动运动超过某一值，在前半球，压力沿流动方向逐渐下降，顾不发生边界参分离现象，因而前半球的流动和低速流动一样，而在球体的后半部分，压力沿流体的方向增加，结果有可能使边界脱离层面，如图1-2所示就是这种情况。这种脱离现象的发生，是由于在边界层内较缓慢地流动着的质点因压力的增加而逐渐缓慢下来，最后当他们的能动被消耗完后，他们就反流回来。于是，虽然外层流体由于能量完全消耗而继续向前流动，但在壁面流体发生滞留现象，甚至回流都是很有可能的，球面上发生停止的哪一点，称为脱离点。

图1-2粘性流体的绕流

当发生停滞甚至回流，因为新来的流体沿着整个边界层到达上述的两种状态，愈来愈多的发生停滞现象，并且在短时间内在边界和外层之间堆积起来，回流将会迅速的发生扩散，而外流就会愈来愈的被脱离边界的层面。这种现象就是边界分层现象，边界发生分层时，在紧靠球体的背侧就会形成漩涡，因而消耗了大量的能量。故形成了流体流动过程的阻力。由此可

见，流体流过球体，作用于球体总力有流体的粘性力和球体型一体的阻力组成。低速下，边界层不会发生脱离，全部为粘性力，随着速度的增加，就会出现边界层的脱离现象，粘性力的比重就会减小，当流体的流速极大时，就会边界层就会发生脱离想象，此时的层流就会变成湍流，在此时发生的脱离现象反而会减小。无限连续流体以低速流过球形颗粒所产生的力

符合斯托克斯定律：

卧式重力式分离器的主体为一卧式圆筒体，气流从一端进入，自另一端流出，其作用原理与立式分离器大致相同

卧式重力沉降气液分离器原理卧式重力式分离器的主体为一卧式圆筒体，气流从一端进入，自另一端流出，其作用原理与立式分离器大致相同.

入口初级分离段——可具有不同的入口形式，其目的也在于对气体进行初级分离。除了入口挡板外，有的在入口内增设一个小内旋器，即在入口对气-液进行一次旋风分离。沉降二级分离段——此段也是气体与液滴实现重力分离的主体。在立式重力分离器的沉降段内，气流一般向上流动，而液滴向下运动，两者方向完全相反，因而气流对液滴下降的阻力较大，而卧式重力分离器的沉降段内，气流水平流动与液滴下降成90°夹角，因而对液滴下降阻力小于立式重力分离器，通过计算可知卧式重力分离器的气体处理能力比同直径立式重力分离器的气体处理能力大。除雾段——此段可设置在简体内，也可设置在简体上部紧接气流出口处，除雾段除设置纤维或金属网丝外，也可采用专门的除雾芯子。

第一章