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：,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
2、流区,问题：沉降速度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：,(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,(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观粘度。,表
3、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：,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， 多用扁平形状或多层降尘室(层高40-100mm)
4、,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,(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
5、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
6、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。,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,（2）分级效率,两者关系：,按假设情况：,实际情况：,旋风分离
7、器的阻力 是旋风分离器的经济指标。, 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。,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：,
