1、2022-4-22（优选）第一节沉降分离原理（优选）第一节沉降分离原理（优选）第一节沉降分离原理及设备及设备及设备影响因素分析及强化措施，降尘室的设计，旋风分影响因素分析及强化措施，降尘室的设计，旋风分离器的选型。离器的选型。 3 3：过滤操作的原理，：过滤操作的原理，影响因素分析及强化措施，影响因素分析及强化措施，恒压过滤及其生产能力的计算、过滤常数的测定。恒压过滤及其生产能力的计算、过滤常数的测定。三：三：学习方法学习方法 本章运用流体力学原理解决实际生产中的沉降本章运用流体力学原理解决实际生产中的沉降、过滤和流态化问题。学习时要注意学会如何对复、过滤和流态化问题。学习时要注意学会如何对复
2、杂的工程问题进行简化，使之变成用理论可以解决杂的工程问题进行简化，使之变成用理论可以解决的问题。的问题。第第第第第第 三三三三三三 章章章章章章 非均相物系分离非均相物系分离非均相物系分离非均相物系分离非均相物系分离非均相物系分离及固体流态化及固体流态化及固体流态化及固体流态化及固体流态化及固体流态化一：一：颗粒相对于流颗粒相对于流 体的流动体的流动二：二：重力沉降重力沉降三：三：离心沉降离心沉降 第第第第第第 一一一一一一 节节节节节节 沉降分离原理及设备沉降分离原理及设备沉降分离原理及设备沉降分离原理及设备沉降分离原理及设备沉降分离原理及设备混合物混合物均相混合物均相混合物 非均相混合物非
3、均相混合物 不存在不存在相界面的混合物系。相界面的混合物系。例如：互溶溶液及混合气体例如：互溶溶液及混合气体 存在存在相界面的混合物系。相界面的混合物系。例如：悬浮液及含尘气体例如：悬浮液及含尘气体 非均相混合非均相混合物物 分散相分散相 分散分散( (物物) )质质 连续相连续相分散分散( (相相) )介质介质 处于分散状态的物质处于分散状态的物质 如：如：包围着分散相物质且处于包围着分散相物质且处于连续状态的流体连续状态的流体 如：如：非均相混和物分离的应用：非均相混和物分离的应用：非均相混和物分离的应用： （1）收集分散物质：回收催化剂颗粒。 （2）净化分散介质：原油脱水。 （3）环境保
4、护：烟气除尘。 分离分离机械分离机械分离 沉降沉降 过滤过滤 连续相与分散相连续相与分散相不同的物理性质不同的物理性质 发生相对运发生相对运动的方式动的方式 沉降：沉降：在力场中利用分散相和连续相之间的在力场中利用分散相和连续相之间的密度密度差异差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。 作用力作用力 重力重力 沉降沉降离心力沉降离心力沉降 是否受干扰是否受干扰自由沉降自由沉降干扰沉降干扰沉降一：一：颗粒相对于流体的运动颗粒相对于流体的运动1 1：单单颗粒的特性参数颗粒的特性参数（形状、大小、比表面积）（形状、大小、比表面积）球形颗粒球形颗粒非球形颗粒
5、非球形颗粒球形颗粒球形颗粒粒径粒径d d体积体积36Vd表面积表面积2Sd比表面积比表面积6SaVd球形颗粒的各有关特性均可用球形颗粒的各有关特性均可用单一的参数单一的参数表示表示：颗粒的球形度颗粒的球形度s s：颗粒形状与球形的：颗粒形状与球形的差异程度差异程度s 与颗粒等体积的球形颗粒的表面积球形度颗粒的表面积非球形颗粒非球形颗粒spSS 球形颗粒球形颗粒s=1非非球形颗粒球形颗粒s1； s ，则颗粒越接近于球形，则颗粒越接近于球形：颗粒的当量直径颗粒的当量直径：体积当量直径体积当量直径d de e比表面积当量直径比表面积当量直径d da aA A：体积当量直径体积当量直径d de e13
6、6()peVdB B：比表面积当量直径比表面积当量直径d da aada6与该颗粒与该颗粒体积相等体积相等的球体的直径的球体的直径与该颗粒与该颗粒比表面积相等比表面积相等的球体的直径的球体的直径：颗粒的体积、表面积、比表面积颗粒的体积、表面积、比表面积：36epVd2epsdS6ppseSaVd非球形颗粒必须有非球形颗粒必须有两个参数两个参数才能确定其特征才能确定其特征1 1）：）：固体球形颗粒在静止流体固体球形颗粒在静止流体 中的受力分析中的受力分析重力重力36gsFdg浮力浮力36bFdg阻力（曳力）阻力（曳力）22duFA2242du2 2：颗粒的颗粒的自由自由沉降沉降36gsFdg重力
7、重力36bFdg浮力浮力阻力（曳力）阻力（曳力）22duFA2242dugbdFFFFma合力合力dumd2323()6426ssududgddd2 2）：）：颗粒的运动情况颗粒的运动情况开始沉降的瞬间，开始沉降的瞬间，u u=0=0， F Fd d=0=0， amaxamax ；开始沉降后，开始沉降后，u u F Fd d （加速，但（加速，但a a逐渐减小）逐渐减小）加速阶段加速阶段（加速阶段很短，在整个沉降过（加速阶段很短，在整个沉降过程中可忽略）程中可忽略）a=0 a=0 时，时， u u u ut t （max)max)匀速阶段匀速阶段 匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度匀速阶段中颗
8、粒相对于流体的运动速度u ut t 称称为沉降速度。为沉降速度。232()0642studgd4() 3stdgu自由自由沉降速度沉降速度表达式表达式思考：思考：沉降速度的方向和什么因素有关沉降速度的方向和什么因素有关、s s的相对大小决定了初始的相对大小决定了初始加速度加速度的方向的方向，即，即沉降速度的方向沉降速度的方向3）：）：自由沉降速度自由沉降速度3 3：阻力系数（曳力系数）阻力系数（曳力系数）因次分析知因次分析知其关系见图。其关系见图。(,)etsf RRettdud d颗粒的粒径；颗粒的粒径； 、流体的密度、黏度流体的密度、黏度u ut t颗粒和流体间的颗粒和流体间的相对运动相对
9、运动（三种情况）速度（三种情况）速度对于对于球形颗粒球形颗粒，按，按 ReRet t 值大致分为三个区：值大致分为三个区：1) 1) ：滞流区或斯托克斯滞流区或斯托克斯( (stokes)stokes)定律区（定律区（1010-4-4ReRet t11） ；无无形体阻力，形体阻力，只有只有表面阻力表面阻力e24Rt阻力和沉降速度的阻力和沉降速度的一次方一次方成正比成正比218stdug斯托克斯公式斯托克斯公式2 2）：）： 过渡区或艾伦定律区（过渡区或艾伦定律区（AllenAllen）（）（1 1ReRet t100.695m，则在规定的气量下不能达到规定的分离效率。倘若直径D0.654m，则在规定的气量下，压降将超出允许的范围。 2 2 2 2 2 2）：）：）：）：）：）：旋液分离器旋液分离器旋液分离器旋液分离器旋液分离器旋液分离器 分离液分离液- -固非均相混合物；固非均相混合物； 结构与工作原理与旋风分离器类似；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；特点：形状细长、直径小、圆锥部分长； 优点：优点：结构简单，没有运动部件，体积小、处结构简单，没有运动部件，体积小、处理量大；理量大； 缺点：缺点：产生较大阻力；造成设备严重磨损。产生较大阻力；造成设备严重磨损。
