化工原理上考研精品課程31沉降

1、,非均相物系分離的研究目的：（1）分散相的分離回收 結(jié)晶的產(chǎn)品從水中分離（2）連續(xù)相的分離回收 去除溶液中的固體雜物（3）分散相與連續(xù)相的同時(shí)分離回收 結(jié)晶的產(chǎn)品從有機(jī)溶劑中分離（4）連續(xù)相的凈化 發(fā)電廠(chǎng)排放的煙中除塵凈化 非均相物系分離的主要方法：（1）沉降（2）過(guò)濾,3.2 重力沉降,3.2.1 重力沉降速度,（1）球形顆粒的自由沉降,恒速沉

2、降時(shí)，du/dτ＝0，u=u0，于是：,注意：沉降速度u0為顆粒與流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。,,---單個(gè)顆粒在無(wú)限流體中的降落過(guò)程,加速段：,極短，通?？梢院雎?（2）阻力系數(shù),（3） 沉降速度的計(jì)算,有兩類(lèi)問(wèn)題（1）已知d求u0 (2)已知u0求d,計(jì)算方法有：（1）試差法 （2）摩擦數(shù)群法(不講),例：落球粘度計(jì),現(xiàn)有密度為1080kg/m3、直徑為0.16mm的鋼球置于密度980 kg/m3的某液體中，盛放液

3、體的玻璃管的內(nèi)徑D為20mm。測(cè)得小球的沉降速度為1.70mm/s，試計(jì)算此時(shí)液體的粘度。當(dāng)d/D<0.1時(shí)，器壁對(duì)沉降速度的影響可用下式校正：,解：,校核雷諾數(shù),（4）其他因數(shù)對(duì)沉降速度的影響（實(shí)際沉降過(guò)程）,干擾沉降 在顆粒的體積濃度<0.2%時(shí)，偏差<1%。當(dāng)濃度較高時(shí)，干擾沉降 速度可先按自由沉降計(jì)算，然后予以校正；端效應(yīng) 容器器壁及底面均增加顆粒沉降時(shí)的阻力，使實(shí)際沉降速度減小；分子運(yùn)動(dòng) 當(dāng)d

4、<0.5μm時(shí)，沉降將受到分子熱運(yùn)動(dòng)的影響；非球形 可采用球形顆粒的方法計(jì)算，但顆粒直徑應(yīng)采用以投影面積為準(zhǔn)的當(dāng)量直徑。,當(dāng)流體以一定的速度u向上流動(dòng)時(shí)，則固體顆粒的絕對(duì)速度up為：,當(dāng)u u0時(shí)，顆粒向上運(yùn)動(dòng)；u=u0 時(shí)，顆粒懸在流體中靜止不動(dòng)（流態(tài)化）。,3.2.2 重力沉降設(shè)備,（1）降沉室,若qV一定時(shí)：,,懸浮液的沉聚過(guò)程,(2) 沉降槽,沉降槽（增稠器）,,,屬于干擾沉降愈往下沉降速度愈慢-----愈往下

5、顆粒濃度愈高，其表觀粘度愈大，對(duì)沉降的干擾、阻力便愈大；沉降很快的大顆粒又會(huì)把沉降慢的小顆粒向下拉，結(jié)果小顆粒被加速而大顆粒則變慢。有時(shí)顆粒又會(huì)相互聚結(jié)成棉絮狀整團(tuán)往下沉，這稱(chēng)為絮凝現(xiàn)象，使沉降加快。這種過(guò)程中的沉降速度難以進(jìn)行理論計(jì)算，通常要由實(shí)驗(yàn)決定。因固-液密度相差不是很懸殊，故較難分離，因此，連續(xù)沉降槽的直徑可以大到100 m以上，高度卻都在幾米以?xún)?nèi)。,特點(diǎn)：,3.3 離心沉降,uT顆粒作圓周運(yùn)動(dòng)的切向速度,3.3

6、.1 離心沉降速度,ur為顆粒在半徑方向的沉降速度,同一顆粒抽受離心力與重力之比：,對(duì)兩相的密度差較小，或顆粒粒度較細(xì)，以離心力加快沉降。,占地面積??；提高沉降效率；分離更小的顆粒（KC＝１００時(shí)，d小10倍）。,3.3.2 離心沉降設(shè)備,一、構(gòu)造與操作,（1）旋風(fēng)分離器,除塵原理：,含塵氣體以切線(xiàn)方向進(jìn)入，速度為12～25 m?s-1，按螺旋形路線(xiàn)向器底旋轉(zhuǎn)，接近底部后轉(zhuǎn)而向上，成為氣芯，然后從頂部的中央排氣管排出。氣流中所夾帶的

7、塵粒在隨氣流旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中逐漸趨向器壁，碰到器壁后落下，自錐形底落入灰斗。,二、分離性能的估計(jì),顆粒在分離器內(nèi)任何位置的切向速度相同，且UT（切向速度）=Ui（氣體進(jìn)口速度）穿過(guò)的最大厚度=進(jìn)氣口寬度B。,沉降時(shí)間=停留時(shí)間,,,三、分離效率,四、阻力損失,粒級(jí)效率----按顆粒大小分別 表示出被分離的分率（常按質(zhì)量）；總效率------全部粉塵中，實(shí)際上能被分離出來(lái)的總質(zhì)量分率。,（2） 旋液分離器,利用離心力從液流中分離固