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1、二、重力沉降分离设备1、分级器 将密度不同的颗粒分离的设备【分离原理】利用不同密度的颗粒在流体中的沉降速度不同这一原理来实现它们之间的分离。【分离对象】不同种类（密度不同）的固体颗粒，工业上的选矿便是利用此原理。选矿工艺流程图【说明】1、2、3号分级器直径逐渐增大而三者中上升水流量均相同，所以水在三者中流速逐渐减小。【分级器的结构】（1）将沉降速度（密度）不同的两种颗粒倾倒到向上流动的水流中； （2）水的速度调整到在两者的沉降速度之间； （3）沉降速度（密度）较小的那部分颗粒便被漂走分出，沉降速度（密度）较大的则被截 留下来。 【分级原理】【例如】石英和方铅矿的混合球形颗粒在水力分级器中进行分
2、离。两者的密度分别为2650kg/m3和7500kg/m3。纯方铅矿方铅矿 及大颗 粒石英小石英颗粒123面粉分级器工艺流程图【说明】利用面粉颗粒大小与蛋白质含量之间的关系，将面粉按蛋白质含量高（低颗粒大小）分成几种不同部分。 2、降尘室分离气固混合物的设备（1）降尘室的构造含尘气体入口降尘室净化气体出口尘粒出口降尘室实物图降尘室（2）降尘室的工作原理LH水平运 动速度沉降速度如果气体的停留时间（L/u ）颗粒的沉降时间（H/ut），尘粒便可分离出来。结论（3）降尘室的性能及工艺参数降尘室的工艺参数及性能指标主要有以下几项：临界粒径（分离效果）；临界沉降速度；最大处理量（生产能力）。层流区临界
3、粒径计算式能被除去的最小颗粒直径临界粒径（dpc）【定义】对于一定的设备（L、b、H）、一定的处理量（qVs ）下，能100被除去的最小颗粒直径称为临界粒径。一般情况下可推得：能被完全（100%）除去的最小颗粒尺寸不仅与颗粒和气体的性质有关，还与处理量和降尘室底面积有关。结论【层流区临界粒径计算式的推导】由 L/u（停留时间）H/ut （沉降时间）斯托克斯（Stokes）定律层流区临界粒径计算式临界沉降速度【定义】能100被除去的最小颗粒所对应的沉降速度称为临界沉降速度，用utc 表示。由 L/u（停留时间）H/utc （沉降时间）则有其中 qVs以气体体积流量表示的处理量，m3/s；A0降尘
4、室的底面积，m2；b降尘室的宽度，m。【临界沉降速度的计算】层流区临界沉降速度计算式【方法】临界沉降速度可根据临界粒径计算获取。一般情况下，因为考虑的是最小颗粒直径，沉降速度很小，所以可以认为沉降运动处于层流区。据斯托克斯公式：最大处理量降尘室的生产能力由式可知：最大处理量计算式【定义】对于一定的沉降设备和分离要求，所能处理的最大含尘气体量，m3/s。几 点 说 明含尘气体的最大处理量是与某一粒径对应的，是指这一粒径及大于该粒径的颗粒都能100%被除去时的最大气体量（粒径越大，处理量越大）；最大的气体处理量不仅与粒径相对应，还与降尘室底面积（A0）有关，底面积越大处理量越大，但处理量与高度无关
5、。为此，降尘室都做成扁平形；为提高气体处理量，室内以水平隔板将降尘室分割成若干层，称为多层降尘室。常用的隔板 间距为40 100mm含尘气体净化气体隔板 调节阀门（4）降尘室的计算 【降尘室的计算类型】设计型计算与操作型计算。设计型计算（由生产任务确定设备尺寸）已知气体处理量qVs和除尘要求dpc ，求降尘室的大小。（长度和宽度）【例】某降尘室长3米，在常压下处理2500m3/h含尘气体，设颗粒为球形，密度为2400 kg/m3，气体密度为1 kg/m3，粘度为210-5Pa.s，现要求该降尘室能够除去的最小颗粒直径为410-5 m，计算降尘室宽度为多少？ 例题解答【解】据： 设降尘室内颗粒沉
6、降时处于层流区（斯托克斯定律区），即：已知：dPc4105m P2400kg/m3 1kg/m3 2105Pa.s 故假设成立，计算结果有效。 已知 qVs2500kg/h L3m 因此降尘室的宽度为：操作型计算、用已知尺寸（WL）的降尘室处理一定量qVs含尘气体时，计算可以完全除掉的最小颗粒的尺寸（临界粒径dpc ）；、用已知尺寸（bL）的降尘室处理含尘气体时，计算要求完全除去直径dpc的尘粒时所能处理的气体流量（最大处理量qVs ）。式中：【例】有一降尘室长为4m，宽为2m，高为2.5m，内部用隔板分成25层。进入降尘室的炉气密度为0.5kg/m3，粘度为0.035cP，尘粒密度为4500
7、kg/m3。现用此降尘室分离100m以上的颗粒，试求可处理的炉气流量。 例题解答【解】设沉降处在斯托克斯区。依题意知 P=4500kg/m3 =0.5kg/m3dPC=100106m =0.035103Pa.s据 而 故假设成立，计算有效。据 qVs=A0utcbLutc已知 L=4m b=2m故每层可处理的炉气流量为：qVs=240.75.6(m3/s)降尘室共有25层，则处理的总炉气流量为：（qVs）总5.625140（m3/s）（5）有关降尘室的几点说明气体在降尘室内流通截面上的均布非常重要，分布不均必然有部分气体在室内停留时间过短，其中所含颗粒来不及沉降而被带出室外。为使气体均布，降尘
8、室进、出口通常都做成锥形；降尘室实物图锥形进、出口为防止操作过程中已被除下的尘粒又被气流重新卷起，降尘室的操作气速往往很低（一般不超过3m/s）；为保证分离效率（临界粒径小），室底面积也必须较大。因此，降尘室是一种庞大而低效的设备；通常只能捕获粒径大于50m的粗颗粒。要将更细小的颗粒分离出来，就必须采用更高效的除尘设备（如旋风除尘器、电除尘器等）。 焙烧炉降尘室旋风分离器电除尘器泡沫塔硫铁矿空气去转化器二氧化硫除尘净化工艺流程简图3、增稠器（沉降槽、澄清器）【定义】通过沉降的方法分离悬浮液（液固混合物）的设备。（1）沉降槽的作用提高悬浮液浓度（增稠器）；得到澄清液体（澄清器）。（2）沉降槽的分
9、类分为间歇沉降槽和连续沉降槽。 工业过程中一般采用连续沉降槽。底部略成锥状的大直径圆槽；直径小者为数米，大者可达数百米；高度为2.54m；槽底有一个徐徐转动的搅拌耙，由顶部的电机通过减速机带动。通常小槽耙的转速为1r/min，大槽的约为0.1r/min左右。（3）连续沉降槽的构造连续沉降槽结构示意图 园槽锥形底部料井转耙澄清器的内部结构澄清器的倒喇叭形料井【说明】料浆进入倒喇叭形料井后，流速减小，以免将沉降到底部的固体颗粒卷入液相中。电机变速齿轮进料管通常小槽耙的转速为1r/min，大槽的约为0.1r/min左右。（3）沉降槽的工作原理料浆经料井送到液 面以下0.31.0m处 。迅速分散到整个
10、 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，槽底的转耙将 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。（4）沉降槽的特点【优点】结构简单，操作连续，处理量大且增稠物的浓度均匀。【缺点】设备庞大，占地面积大，分离效率底。【应用】连续沉降槽适用于处理量大而浓度不高，且颗粒不甚细微的悬浮料浆，如烧碱生产中的盐水精制过程就是一例。经过这种设备处理后的沉渣中还含有约59%的液体。（5）絮凝剂及其作用液固混合物的两种类型【悬浮液】颗粒直径较大，采用各种沉降设备即可分离；【溶 胶】颗粒直径较小，通常小于1m 。通常情况下难以沉降，须加入絮凝剂方可进行分离。絮凝剂的作用【作用】使细小颗粒发生凝聚。【凝聚】胶体颗粒失去稳定性的过程称为脱稳过程。脱稳即意味着液体中原来均匀分散的固体微粒（溶胶）结合成了较大的颗粒，从液体中沉淀下来。这种现象即称为凝聚 。絮凝剂的种类凡能促进溶胶中微粒凝聚的物质皆可作为絮凝剂，常用的絮凝剂有以下几种：A.电解质：如明矾、三氯化铝等；B.高分子化合物：如聚丙烯酰胺等；C.表面活性剂。盐水生产工艺流程简图 化盐桶精制折流槽澄清槽原盐粗盐水砂滤器聚丙烯酰胺清盐水至电解槽化盐水
