1、目的：流體與固體顆粒分離 原理：利用顆粒與流體之間的密度差， 將固體顆粒從流體中分離出來。 常用方法： (1) 重力沉降(分離較大的顆粒） 例：選礦,3.4 沉 降,(2) 離心沉降 (分離尺寸小的顆粒） 例：氣體除塵,3.4.1 重力沉降速度的計(jì)算 (1)球形顆粒的自由沉降 自由沉降：容器壁和其它顆粒不影響沉降速度； 干擾沉降：實(shí)際顆粒的沉降。 勻速階段受力分析：,其它條件相同時(shí)，小顆粒后沉降。,影響沉降速度的因素,其它條件相同時(shí)，密度大的顆粒先沉降。,球形顆粒的沉降速度,其它條件相同時(shí)，顆粒在空氣較在水中易沉降。, 顆粒直徑, 流體密度, 顆粒密度, 過渡區(qū), 沉降速度計(jì)算, 湍流區(qū), 層

2、流區(qū),問題：沉降速度ut未知，如何判斷流型？ 解決方法：試差法 或 判據(jù)法（避免試差）,判據(jù)法：,將上式代入Rep中，得到：,(2) 非球形顆粒的沉降速度,處理方法：可先假定為顆粒球形，然后校正。,同樣條件下,因此,(3) 不均勻顆粒的沉降速度,粒徑不同時(shí)，大顆粒沉降速度快，小顆粒沉降速度慢。,除去所有顆粒，應(yīng)以最小顆粒直徑計(jì)算ut 。,顆粒分級(jí)時(shí)，以不同粒度，分別進(jìn)行計(jì)算ut 。,(4) 影響沉降速度的其它因素, 干擾沉降-顆粒沉降時(shí)彼此影響, 顆粒濃度對(duì)沉降速度的影響 大量顆粒沉降，造成流體反向運(yùn)動(dòng),反向運(yùn)動(dòng)速度：,表明：, 流體表觀物性的影響 顆粒存在，改變了流體的表觀密度和表觀粘度。,

3、表觀粘度：,表觀密度：, 液滴或氣泡變形 液滴或氣泡受曳力變形，影響計(jì)算準(zhǔn)確性。, 流體分子運(yùn)動(dòng)的影響 顆粒直徑小于 23 m 以下時(shí)，抑制重力沉降。,計(jì)算干擾沉降速度：, 壁效應(yīng)和端效應(yīng),時(shí), 器壁有影響,3.4.2 重力沉降設(shè)備 (1) 降塵室 結(jié)構(gòu)及工作原理 入口截面：矩形,隨氣體的水平流速u； 顆粒沉降速度ut。,降塵室底面積：,含塵氣體積流量：,含塵氣流通截面積：,顆粒運(yùn)動(dòng)速度分解：,顆粒的停留時(shí)間 顆粒的沉降時(shí)間, 顆粒分離(沉降)條件, 生產(chǎn)能力 (可處理的塵氣體積流量q V),說明：生產(chǎn)能力由底面積、沉降速度決定，與降塵室高度無關(guān)， 多用扁平形狀或多層降塵室(層高40-100m

4、m),氣體速度的選取：,說明：設(shè)計(jì)時(shí)，以所需分離的最小顆粒為基準(zhǔn),適合于分離直徑在75m以上的粗粒，一般作預(yù)除塵用,(2) 沉降槽（增稠器） 利用重力沉降分離懸浮液的設(shè)備。,分類：間歇式和連續(xù)式,沉降過程： 第一階段：沉降槽上部，顆粒濃度低，近似自由沉降； 第二階段：沉降槽下部，顆粒濃度大，屬于干擾沉降。 沉降速度：通常由實(shí)驗(yàn)來確定。, 計(jì)算沉降槽的截面積,假定顆粒全從沉降槽底部排出，則該截面上流體向上流動(dòng)速度為：,若該截面處固體顆粒的沉降速度為utm，則應(yīng)使u utm，于是得沉降槽的最小截面積為：,注意：A的數(shù)值應(yīng)在進(jìn)料與底流之間的整個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行計(jì)算，選出其中的最大值，再乘以適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)，

5、作沉降槽的橫截面積。, 計(jì)算沉降槽的高度,沉降槽的總高度=壓緊區(qū)高度+其它區(qū)域的高度(12m) 壓緊區(qū)高度：依據(jù)壓緊時(shí)間來決定，壓緊時(shí)間一般由間歇試驗(yàn) 來確定。,壓緊區(qū)高度計(jì)算式為：,注意：按上式計(jì)算出的壓緊區(qū)高度，通常需附加75%的安全量。,3.4.3 離心沉降速度的計(jì)算,(1) 離心沉降速度 計(jì)算方法：同重力場，重力離心力； 離心沉降速度ur：隨顆粒旋轉(zhuǎn)半徑 r 變化 。,層流Stokes 區(qū)：,(2) 衡量離心分離性能的指標(biāo) 離心分離因數(shù):,說明: 評(píng)價(jià)離心分離設(shè)備的重要指標(biāo) KC越大，分離效能越高。,3.4.4 離心沉降設(shè)備,工業(yè)上應(yīng)用的兩種型式：旋流器和離心沉降機(jī)。,旋流器：設(shè)備靜止

6、，流體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；,離心沉降機(jī)：設(shè)備本身和液體一起旋轉(zhuǎn)。,(1) 旋風(fēng)分離器,基本結(jié)構(gòu)與操作原理 進(jìn)氣口形狀：矩形 尺寸：進(jìn)口管A、B； 圓柱筒直徑D (主要尺寸)； 排氣口直徑D1。,標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器尺寸間關(guān)系：, 旋風(fēng)分離器的性能參數(shù) 臨界粒徑dc：能夠分離出的最小顆粒直徑。,假設(shè)條件： a）顆粒與氣體在器內(nèi)等速運(yùn)動(dòng)，均為進(jìn)口氣速； b）顆粒沉降時(shí)，最大距離是旋風(fēng)分離器進(jìn)氣口寬度B； c）顆粒沉降處于stokes 區(qū)。,沉降速度：,沉降時(shí)間：,設(shè)：氣體旋轉(zhuǎn)圈數(shù) N，則氣流運(yùn)行距離,顆粒分離條件：,氣體停留時(shí)間：, 分離效率：,（1）總效率,（2）分級(jí)效率,兩者關(guān)系：,按假設(shè)情況：,實(shí)際情況：

7、,旋風(fēng)分離器的阻力 是旋風(fēng)分離器的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。, 常見旋風(fēng)分離器的形式 1）進(jìn)口方式 切向進(jìn)口：切向進(jìn)口方式結(jié)構(gòu)簡單，較常用。,螺旋面進(jìn)口：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)制造不方便。,蝸殼形進(jìn)口：結(jié)構(gòu)簡單，減小阻力。,軸向進(jìn)口：常用于多管式旋風(fēng)分離器。,2）常用型式 標(biāo)準(zhǔn)型、CLT/A型、CLP型、擴(kuò)散式等。,標(biāo)準(zhǔn)型：,結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、處理量大； 適用于捕集密度大且顆粒尺寸大的粉塵。,標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器,CLT/A型：具有螺旋面進(jìn)口，結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器相似；,CLP型：蝸殼形進(jìn)口，分為A型和B型；,擴(kuò)散式：適用于凈化顆粒濃度較高的氣體。,多級(jí)旋風(fēng)分離器,(2) 旋液分離器 分離液-固非均相混合物； 結(jié)構(gòu)與工作原理與旋風(fēng)分離器類似； 特點(diǎn)：形狀細(xì)長、直徑小、圓錐部分長； 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，沒有運(yùn)動(dòng)部件，體積小、處理量大； 缺點(diǎn)：產(chǎn)生較大阻力；造成設(shè)備嚴(yán)重磨損。,1懸浮液入口管 2圓筒 3錐形筒 4第流出口 5中心溢流管 6溢流出口管,(3) 離心沉降機(jī) 分離液-固非均相混合物 特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速可以根據(jù)需要調(diào)整， 適用于