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1、 目的：流体与固体颗粒分离原理：利用颗粒与流体之间的密度差，将固体颗粒从流体中分离出来。常用方法：(1) 重力沉降(分离较大的颗粒）例：选矿 3.4 沉 降(2) 离心沉降 (分离尺寸小的颗粒）例：气体除尘 3.4.1 重力沉降速度的计算(1)球形颗粒的自由沉降自由沉降：容器壁和其它颗粒不影响沉降速度；干扰沉降：实际颗粒的沉降。匀速阶段受力分析：颗粒受力分析FeFDFb其它条件相同时，小颗粒后沉降。 影响沉降速度的因素其它条件相同时，密度大的颗粒先沉降。 球形颗粒的沉降速度其它条件相同时，颗粒在空气较在水中易沉降。 颗粒直径 流体密度 颗粒密度 过渡区 沉降速度计算 湍流区 层流区问题：沉降速
2、度ut未知，如何判断流型？解决方法：试差法 或 判据法（避免试差）判据法：将上式代入Rep中，得到：令则(2) 非球形颗粒的沉降速度处理方法：可先假定为颗粒球形，然后校正。同样条件下因此ReP颗粒球形度对沉降速度的影响ut（非球形）/ ut（球形）(3) 不均匀颗粒的沉降速度粒径不同时，大颗粒沉降速度快，小颗粒沉降速度慢。除去所有颗粒，应以最小颗粒直径计算ut 。颗粒分级时，以不同粒度，分别进行计算ut 。(4) 影响沉降速度的其它因素 干扰沉降-颗粒沉降时彼此影响 颗粒浓度对沉降速度的影响大量颗粒沉降，造成流体反向运动反向运动速度：表明： 流体表观物性的影响颗粒存在，改变了流体的表观密度和表
3、观粘度。表观粘度：表观密度： 液滴或气泡变形液滴或气泡受曳力变形，影响计算准确性。 流体分子运动的影响颗粒直径小于 23 m 以下时，抑制重力沉降。计算干扰沉降速度： 壁效应和端效应时, 器壁有影响3.4.2 重力沉降设备(1) 降尘室 结构及工作原理 入口截面：矩形 随气体的水平流速u；颗粒沉降速度ut。降尘室底面积：含尘气体积流量：含尘气流通截面积：颗粒运动速度分解：集尘斗气体入口气体出口降尘室含 尘 气 体净 化 气 体颗粒降尘室操作示意图颗粒的停留时间 颗粒的沉降时间 颗粒分离(沉降)条件 生产能力 (可处理的尘气体积流量q V)说明：生产能力由底面积、沉降速度决定，与降尘室高度无关，
4、多用扁平形状或多层降尘室(层高40-100mm)含尘气体净化气体气体速度的选取： 说明：设计时，以所需分离的最小颗粒为基准适合于分离直径在75m以上的粗粒，一般作预除尘用多层降沉室清洁气流 含尘气流挡板隔板(2) 沉降槽（增稠器）利用重力沉降分离悬浮液的设备。分类：间歇式和连续式沉降过程：第一阶段：沉降槽上部，颗粒浓度低，近似自由沉降；第二阶段：沉降槽下部，颗粒浓度大，属于干扰沉降。沉降速度：通常由实验来确定。 计算沉降槽的截面积 假定颗粒全从沉降槽底部排出，则该截面上流体向上流动速度为：若该截面处固体颗粒的沉降速度为utm，则应使u utm，于是得沉降槽的最小截面积为：注意：A的数值应在进料
5、与底流之间的整个范围内进行计算，选出其中的最大值，再乘以适当的安全系数，作沉降槽的横截面积。 计算沉降槽的高度沉降槽的总高度=压紧区高度+其它区域的高度(12m)压紧区高度：依据压紧时间来决定，压紧时间一般由间歇试验 来确定。 压紧区高度计算式为： 注意：按上式计算出的压紧区高度，通常需附加75%的安全量。 3.4.3 离心沉降速度的计算(1) 离心沉降速度计算方法：同重力场，重力离心力；离心沉降速度ur：随颗粒旋转半径 r 变化 。 层流Stokes 区：(2) 衡量离心分离性能的指标离心分离因数:说明: 评价离心分离设备的重要指标 KC越大，分离效能越高。 3.4.4 离心沉降设备工业上应
6、用的两种型式：旋流器和离心沉降机。旋流器：设备静止，流体旋转运动；离心沉降机：设备本身和液体一起旋转。 (1) 旋风分离器 基本结构与操作原理进气口形状：矩形尺寸：进口管A、B；圆柱筒直径D (主要尺寸)；排气口直径D1。进气排气出灰口旋风分离器示意图B标准型旋风分离器尺寸间关系： 旋风分离器的性能参数 临界粒径dc：能够分离出的最小颗粒直径。假设条件：a）颗粒与气体在器内等速运动，均为进口气速；b）颗粒沉降时，最大距离是旋风分离器进气口宽度B；c）颗粒沉降处于stokes 区。沉降速度：沉降时间： 设：气体旋转圈数 N，则气流运行距离 颗粒分离条件：气体停留时间： 分离效率： （1）总效率（
7、2）分级效率两者关系：按假设情况：实际情况： 旋风分离器的阻力 是旋风分离器的经济指标。分级效率曲线0102030405020406080100粒径 di/m分级效率i/%101.00.1 粒径比 di/ d50分级效率i/%204060100标准旋风分离器的i与di/ d50曲线 常见旋风分离器的形式1）进口方式切向进口：切向进口方式结构简单，较常用。 旋风分离器切向进口B螺旋面进口：结构复杂，设计制造不方便。 蜗壳形进口：结构简单，减小阻力。轴向进口：常用于多管式旋风分离器。2）常用型式标准型、CLT/A型、CLP型、扩散式等。标准型：结构简单、容易制造、处理量大；适用于捕集密度大且颗粒尺
8、寸大的粉尘。标准型旋风分离器CLT/A型：具有螺旋面进口，结构与标准型旋风分离器相似；CLP型：蜗壳形进口，分为A型和B型；扩散式：适用于净化颗粒浓度较高的气体。多级旋风分离器(2) 旋液分离器 分离液-固非均相混合物； 结构与工作原理与旋风分离器类似； 特点：形状细长、直径小、圆锥部分长； 优点：结构简单，没有运动部件，体积小、处理量大； 缺点：产生较大阻力；造成设备严重磨损。 1悬浮液入口管2圆筒3锥形筒4第流出口5中心溢流管6溢流出口管(3) 离心沉降机 分离液-固非均相混合物 特点：转速可以根据需要调整，适用于分离困难的体系， 常用的离心沉降机：转鼓式离心机、蝶片式离心机等。转鼓式离心沉降机： 1固体2液体蝶片式离心机： 用 途：分离乳浊液和从液体中分离少量极细的固体颗粒，广泛用于润滑油脱水、牛乳脱脂、饮料澄清等。 管式超速离心机：
