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1、沉降与过滤,第3章,存在相界面,处于分散状态的物质,包围分散相而处于连续状态的物质,非均相混合物：,分散相,连续相,混合物：,重力沉降 离心沉降,（一）沉降分离,自由沉降 干扰沉降,都属于流体绕固体流动的问题,一、球形颗粒的自由沉降 -重力沉降,沉降颗粒的受力情况：,重力,浮力,曳力,曳力系数,曳力Fd,牛顿第二定律,曳力,加速度 = 0,加速段,匀速段,自由沉降速度,当颗粒和流体确定后，ut 主要与有关。,曳力系数,（1）Re：颗粒运动雷诺数：,沉降速度,颗粒直径,流体密度,流体黏度,（2）球形度（形状系数）,颗粒的表面积,与该颗粒体积相等的球的表面积,非球形颗粒,球形颗粒,Stokes 区
2、,Allen 区,Newton区,图3-2 随Ret及s 的变化曲线 ,p92。,（3-12）,Stokes 区：,代入上式：,已知：,其它区：p93,1、颗粒的形状 2、壁效应 3、颗粒浓度 4、流体黏度、密度,影响重力沉降速度的因素,重力沉降速度的计算,试差法：,假设沉降属于某一流型,计算沉降速度,核算Re,例题：3-1 p94,Re2,ut 为所求,Re 2,假设处于 阿伦区,先假设处于 斯托克斯区,再计算 和判断,无因次判据法：,计算判据K的值,由K值确定沉降所属区域,计算ut,其它方法简介：,摩擦数群法：,计算,查曲线图找到Ret,由Ret计算ut,或,例：直径为80m，密度为300
3、0kg/m3的球球形颗粒在25的水中自由沉降；：计算其沉降速度？：如密度为1600kg/m3的球球形颗粒在25的水中以相同速度自由沉降，颗粒的直径应是多少？ 25水=996.9kg/m3，=0.897310-3Pas,分析,三种方法均可计算ut，无因此判据法简便,计算无因次数群K值，判别颗粒沉降的流型,沉降在层流区。用斯托克斯公式计算沉降速度。,分析,知ut，求粒径用摩擦数群法,球形颗粒s=1,重力沉降设备：,1降尘室,2沉降槽,3.分级器,重点,降尘室:依靠重力沉降从气流中分离出固体颗粒的设备,ut,气流水平通过降尘室速度,沉降速度,或,位于降尘室最高点的颗粒沉降到室底所需的时间：,气体通过
4、降尘室的时间：,分离条件：,降尘室高,沉降速度,降尘室长,气流水平通过降尘室速度,整理得,降尘室生产能力（流量）,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。,降尘室宽,降尘室可设计成扁平式,气流流动处于层流区,可加挡板组成多级降尘，并能去除更小颗粒,多级降尘室用水平隔板分成N层：,体积庞大，分离效率低 只适用于分离粒度大于50 m的粗粒 一般作为预除尘使用,降尘室特点,结构简单 流动阻力小,多级降尘室的水平隔板数 = N-1,有关计算：,1）理论最小沉降颗粒直径（临界粒径）,（斯托克斯区）,例3.2,多级降尘室的dpc更小,沉降槽（增浓器）,沉降槽利用重力沉降来
5、提高悬浮液浓度或得到澄清液体的设备。,加料,分散,自由沉降（清液）,干扰沉降（增浓）,沉降槽具有澄清液体和增浓悬浮液的双重功能,三、离心沉降,惯性离心力实现的沉降过程,离心沉降速度,切向速度=rw,重力沉降速度,也等于Stokes区ur与ut之比,离心分离因数 Kc,是反映离心分离设备的重要指标,一般分离器的Kc为 52500 。,同一颗粒，离心力场强度与重力场强度之比：,离心沉降设备-旋风分离器,切向进入,外螺旋向下,内螺旋向上,工作原理,含尘气体从切向入口进入。 气体受器壁约束，由上向 下作外螺旋运动。颗粒被抛向器壁，气固得以分离。 分离器轴线附近区域，形成一低压气芯 。 在圆锥的底部附近
6、，气流由下向上做内螺旋运动，经上部出口管排出。 固相沿内壁落入灰斗,适用范围：,分离5200 m的颗粒,结构简单、效率高； 但不适用于分离粘性、腐蚀性、湿含量高的颗粒,评价旋风分离器性能的指标,1）临界粒径,2）压强降（压力损失）,停 留,沉 降,Stokes区：,临界粒径,旋风分离器的进气口宽度,旋风分离器的进口气速,气流的有效旋转圈数,临界粒径越小，旋风分离器的分离性能越好。,能被完全分离下来的最小颗粒粒径,压强降,阻力系数,进口速度,型号不同， 不同； 同一结构，尺寸相似， 相同,进口速度,离心力,但压降,矛盾！,实际操作时，进口速度在1025m/s之间，P在 5002000 Pa 之间。,其它尺寸与D成一定比例,长-增加停留时间,细-增加n数,并联-处理大流量,标准旋风分离器： h=D/2，b=D/4，n=5，=8,相关应用：,临界粒径、压强降的计算p100例3-3,
