宁夏大学：《化工原理》上册课程电子教案（化工流体流动与传热）第三章 颗粒与流体之间的相对运动

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 第三章颗粒与流体之间的相对运动 前言:(本章:本质上讲:属于流体流动过程,从方法或手段上讲:属于非均相分离过程,下册讲的 蒸馏、吸收、萃取等单元操作都是均相分离过程)。 1、相:体系中具有相同组成,相同物理性质和相同化学性质的均匀物质。相与相之间有明确的 界面。 例如:气、液、固称为三态,每一态又称为一相。再例如:空气(或溶液)虽是混合物,但 由于内部完全均匀,所以是一个相。水和冰共存时,其组成虽同是H,O,但因有不同的 物理性质,所以是两个相:水、冰和蒸汽共存时是三个相。两块晶体相同的硫磺是一个 相,两块晶体不同的硫磺(如斜方硫和单斜硫)是两个相。 2、均相:凡物系内部各处物理料质均匀而不存在相界面者,称为均相混合物或均相物系。溶 液及混合气都是均相混合物。 3、非均相:凡物系内部有隔开两相的界面存在,而界面两侧的物料性质截然不同者,称为非 均相混合物或非均相物系 液体与固体离子组成悬浮液,(如碎木屑放在水面上)。 液态非均相,(含有气泡的液体即泡沫液) 非均相 气体与固体微粒组成含尘气体,(如:合成氨厂造气车 间煤气中夹杂煤渣子),属于气体非均相。 非均相物系里,处于分散状态的物质称为分散物质(或分散相),包围着分散物质而处于 连续状态的流体,称为分散介质(或连续相)。如:浮悬液中的固体颗粒,称为分散物质,液 体是分散介质。 4、非均相物系的分高:通过机械方法分离非均相物系的单元操作。具体点讲机械方法:沉降和 过滤。 二、工业上非均相物系分离的目的 1、收取分散物质:如从催化反应器出来的气体中,往往带有催化剂颗粒,必须把这些有 价值的颗粒回收利用。 2、净化分散介质:合成氨生产,半水煤气中含有CO,、HS灰尘等杂质,为了防止合 成触媒中毒,必须将这些杂质一一去除,以保证触媒的活性。 3、环境保护:对三废:废气、废液、废渣的处理,地球由于被污染加剧,环保越来越受 到人们的重视。综上所述,非均相物系分离的目的是除謇收益。 、本章解决的问题 以硫铁矿为原料生产硫酸,在沸腾炉中进行的主化学反应为 4Fes.+110,=2Fe.0,+8SO 在焙烧时还有一些副反应,如生成SO3、硫酸盐、砷与硒的氧化物、氟化氢等。同时SO2 炉气中含有大量矿尘,它们主要是铁、铅、铜、钴、钡、锑、铋的氧化物和硫酸盐,此外 还含有气体杂质。如:三氧化硫、三氧化二砷、二氧化硒、氟化氢等。这些杂质能够堵塞 管路和催化床,并使催化剂(V2O3)中毒,(二氧化硫催化氧化变成三氧化硫)。故炉气需

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 1/31 第三章 颗粒与流体之间的相对运动 一、前言：(本章:本质上讲:属于流体流动过程,从方法或手段上讲:属于非均相分离过程,下册讲的 蒸馏、吸收、萃取等单元操作都是均相分离过程)。 1、相：体系中具有相同组成，相同物理性质和相同化学性质的均匀物质。相与相之间有明确的 界面。 例如：气、液、固称为三态，每一态又称为一相。再例如：空气（或溶液）虽是混合物，但 由于内部完全均匀，所以是一个相。水和冰共存时，其组成虽同是 H O2 ，但因有不同的 物理性质，所以是两个相；水、冰和蒸汽共存时是三个相。两块晶体相同的硫磺是一个 相，两块晶体不同的硫磺（如 斜方硫和单斜硫）是两个相。 2、均相：凡物系内部各处物理料质均匀而不存在相界面者，称为均相混合物或均相物系。溶 液及混合气都是均相混合物。 3、非均相：凡物系内部有隔开两相的界面存在，而界面两侧的物料性质截然不同者，称为非 均相混合物或非均相物系。 非均相           间煤气中夹杂煤渣子）属于气体非均相 气体与固体微粒组成含尘气体（如 合成氨厂造气车 液态非均相（含有气泡的液体即泡沫液） 液体与固体离子组成悬浮液（如碎木屑放在水面上） , , : , , 非均相物系里，处于分散状态的物质称为分散物质（或分散相），包围着分散物质而处于 连续状态的流体，称为分散介质（或连续相）。如:浮悬液中的固体颗粒，称为分散物质，液 体是分散介质。 4、非均相物系的分离：通过机械方法分离非均相物系的单元操作。具体点讲机械方法:沉降和 过滤。 二、工业上非均相物系分离的目的 1、 收取分散物质：如从催化反应器出来的气体中，往往带有催化剂颗粒，必须把这些有 价值的颗粒回收利用。 2、 净化分散介质：合成氨生产，半水煤气中含有 CO2 、 H2 S 灰尘等杂质，为了防止合 成触媒中毒，必须将这些杂质一一去除，以保证触媒的活性。 3、 环境保护：对三废：废气、废液、废渣的处理，地球由于被污染加剧,环保越来越受 到人们的重视。综上所述,非均相物系分离的目的是除害收益。 三、本章解决的问题 以硫铁矿为原料生产硫酸，在沸腾炉中进行的主化学反应为： 4FeS2 +11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 在焙烧时还有一些副反应，如生成 SO3 、 硫酸盐、砷与硒的氧化物、氟化氢等。同时 2 SO 炉气中含有大量矿尘，它们主要是铁、铅、铜、钴、钡、锑、铋的氧化物和硫酸盐，此外 还含有气体杂质。如：三氧化硫、三氧化二砷、二氧化硒、氟化氢等。这些杂质能够堵塞 管路和催化床,并使催化剂（ V2O5 ）中毒，（二氧化硫催化氧化变成三氧化硫）。故炉气需

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 要净化(净化分散介质),分级净化,工厂一般先用旋风分离器除去粗粒矿尘,然后再除去 其它杂质和有害气体 本章要解决的问题如下 颗粒性质 2、分离器的原理 个净化气体 含尘气体 尘粒 3、结构尺寸 分离效率 以下各节均以上为序进行讲解 第一节颗粒及颗粒床层的特性 沉降:依靠某种力的作用,利用分散物质与分散介质密度差异使之发生相对运动而分离的过程。 3.1.1颗粒的特性 、球形颗粒 非球形颗粒 、颗粒群 第二节沉降分离原理及方法 3.2.1重力沉降 、球形颗粒的自由沉降 工业上沉降操作所处理的颗粒甚小,因而颗粒与流体间的接触表面相对甚大,故阻力速度增长 很快,可在短暂时间内与颗粒所受到的净重力达到平衡,所以重力沉降过程中,加速度阶段常可忽略 不计 2/31

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 2/31 要净化（净化分散介质），分级净化，工厂一般先用旋风分离器除去粗粒矿尘,然后再除去 其它杂质和有害气体。 本章要解决的问题如下: 1、 颗粒性质 2、 分离器的原理 净化气体 含尘气体 尘粒 3、 结构尺寸 4、 分离效率 以下各节均以上为序进行讲解。 第一节 颗粒及颗粒床层的特性 沉降：依靠某种力的作用，利用分散物质与分散介质密度差异使之发生相对运动而分离的过程。 3.1.1 颗粒的特性 一、球形颗粒 一、非球形颗粒 三、颗粒群 第二节 沉降分离原理及方法 3.2.1 重力沉降 一、球形颗粒的自由沉降 工业上沉降操作所处理的颗粒甚小，因而颗粒与流体间的接触表面相对甚大，故阻力速度增长 很快,可在短暂时间内与颗粒所受到的净重力达到平衡，所以重力沉降过程中，加速度阶段常可忽略 不计

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 Fr -Fb-Fd F=s 或dp8-d图-57d2|mx dp, a 阻力Fa 浮力陴力F 重力F 当颗粒开始沉降的瞬间:a=0因为F4=0a最大 ↑F4↑ 当a=0=l—沉降速度“终端速度” 推导得4=,/48 p-p 丌 a= 0 glp 2 式中:l1--球形颗粒的自由沉降速度,[m/s] d-颗粒直径,m] p,颗粒密度,区g{m] p——流体密度,[kg/m g一一重力加速度园ms」 2——阻力系数,无因次 5=f(,R2).—球形度

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 3/31 Fg − Fb − Fd = ma 2 2 u Fd A  =  或 d a u d s g d g d  s         3 2 3 3 2 6 6 4 2 6 =        − − 阻力 Fd 浮力阻力 Fb 重力 Fg 当颗粒开始沉降的瞬间： u = 0 因为 Fd = 0 a 最大 u  Fd  a  当 a = 0 u = ut ——沉降速度“终端速度” 推导得 ( )    3 4 − = s t gd u a = 0 ( )     = −         d g s u d 3 2 2 4 2 6 式中： ut ——球形颗粒的自由沉降速度， m s ; d ——颗粒直径， m ;  s ——颗粒密度，  3 kg m ;  ——流体密度，   3 kg m ; g ——重力加速度   2 m s ;  ——阻力系数，无因次， ( ) s Ret  = f  . s ——球形度 p s s s  =

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 综合实验结果,上式为表面光滑的球形颗粒在流体中的自由沉降公式 滞留区10-计算出Rer→检验Re是否符 合假设。 2、摩擦数群法 使及Re坐标之一变成l1的已知数群 gap,-p 解得5 (e, -plg r Re du, p 3 3

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 4/31 综合实验结果，上式为表面光滑的球形颗粒在流体中的自由沉降公式。 滞留区 10 Re 1 4   − t Re 24  = ( )    18 2 d g u s t − = 斯托克斯公式 过渡区 3 1  Ret  10 0.6 Re 18.5  = ( ) 0.27 0.6 Re t s t d g u   −  = 艾仑公式 湍流区 3 5 10  Ret  210  = 0.44 ( )  d   g u s t − = 1.74 牛顿公式  t  t du Re = 该计算公式（自由沉降公式）有两个条件： 1.容器的尺寸要远远大于颗粒尺寸（譬如 100 倍以上）否则器壁会对颗粒的沉降有显著的阻滞 作用，（自由沉降—是指任一颗粒的沉降不因流体中存在其他颗粒而受到干扰。自由沉降发生 在流体中颗粒稀松的情况下，否则颗粒之间便会发生相互影响，使沉降的速度不同于自由沉 降速度，这时的沉降称为干扰沉降。干扰沉降多发生在液态非均相系的沉降过程中。） 2.颗粒不可过分细微，否则由于流体分子的碰撞将使颗粒发生布朗运动。 二、非球形颗粒的自由沉降 p s s s  = 球面积公式 2 S球 = 4R R —半径; S —与颗粒体积相等的一个圆球的表面积; p S —颗粒的表面积   2 m 。 de = Vp 3 6  Vp -颗粒体积   3 m ; de Vp  6 3 = de—颗粒当量直径 m 。 三、沉降速度的计算 1、试差法见讲义例题,计算 t u t t u → Re 以判断流型后选计算式，先确定流型 → 求出 t u → 计算出 f Re → 检验 t Re 是否符 合假设。 2、摩擦数群法 使  及 t Re 坐标之一变成 t u 的已知数群 ( )    3 4 − = s t gd u 解得 ( ) 2 3 4 t s u d g     − = 又  t  t du Re =

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 4d'p(,)g 令与Re相乘可消去u 查Re2~~R图求2Re2→查Re,→>l1= Re, u 另也可用Re;消去颗粒直径d Re 四、重力沉降设备 1、降尘室 净 尘 化 气 体 体 令1一降尘室长度[m] H-降尘室高度[m b降尘室宽度[m] L1一颗粒沉降速度[ms u-气体在降尘室内水平通过的速度[m/s] 颗粒沉降时间:、∥ 气体通过时间:日 颗粒被分离出来的条件:O≥日1即≥ H 令:V一降尘室处理含尘气体体积流量(又称为降尘室生产能力

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 5/31 令  与 t Re 相乘可消去 2 t u ( ) 2 3 2 3 4      d g Re s t − = 查 2 t Re ~~~ Rt 图 求    d Re Re Re u t t → 查 t → t = 2 另也可用 −1 t Re 消去颗粒直径 d −1 t Re ~~~ Ret → de = t t u Re   四、重力沉降设备 1、降尘室： 净 化 气 体 含 尘 气 体 尘粒 令 l —降尘室长度[m]; H—降尘室高度[m]; b—降尘室宽度[m]; ut —颗粒沉降速度[m/s]; u—气体在降尘室内水平通过的速度[m/s]; 颗粒沉降时间： t t u H  = ， 气体通过时间： u l  = 颗粒被分离出来的条件：    t 即 ut H u l  令： VS －降尘室处理含尘气体体积流量,(又称为降尘室生产能力)

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 气体水平流速:=b 代入、B V≤bhu,或l1 bl 注意;1、l1按需要完全分离下来的最小颗粒计算 2、u应保证气体流动雷诺准数处于滞流区 2、悬浮液的沉聚过程 A一清液区 B-等浓度区 A C-变浓度区 D-沉聚区 C D 悬浮液的沉聚过程:属重力沉降,在沉降槽中进行。固体颗粒在液体中的沉降过程,大多属于 干扰沉降。比固体颗粒在气体中自由沉降阻力大。随着沉聚过程的进行,A,D两区逐渐扩大,B 区这时逐渐缩小至消失。在沉降开始后的一段时间内,A,B两区之间的界面以等速向下移动,直 至B区消失时与C区的上界面重合为止。此阶段中AB界面向下移动的速度即为该浓度悬浮液中颗 粒的表观沉降速度u0。表观沉降速度u0不同于颗粒的沉降速度l1,因为它是颗粒相对于器壁的速 度,而不是颗粒相对于流体的速度。 等浓度B区消失后,AC界面以逐渐变小的速度下降,直至C区消失,此时在清液区与沉聚区之 间形成一层清晰的界面,即达到“临界沉降点”,此后便属于沉聚区的压紧过程。D区又称为压紧区 压紧过程所需时间往往占沉聚过程的绝大部分 通过间歇沉降实验,可以获得表观沉降速度uo与悬浮液浓度及沉渣浓度与压紧时间的二组对应 关系数据,作为沉降槽设计的依据。 运动与静止的相对性:自然界中所有物质都是运动的,我们平时所说的运动与静止都是相对于不 动的物体(参照物)而说的,物体相对于参照物发生位置的变化叫运动,不发生位置变化的叫静止 由于参照物不同,观察同一物体的运动状态也不同。因此运动与静止只有相对的意义。 6/31

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 6/31 气体水平流速： Hb V u s = ，代入 ut H u l   Vs  blut 或 bl V u s t  注意；１、 t u 按需要完全分离下来的最小颗粒计算。 ２、 u 应保证气体流动雷诺准数处于滞流区。 2、悬浮液的沉聚过程 D 沉聚区 变浓度区 等浓度区 清液区 悬浮液的沉聚过程；属重力沉降，在沉降槽中进行。固体颗粒在液体中的沉降过程，大多属于 干扰沉降。比固体颗粒在气体中自由沉降阻力大。随着沉聚过程的进行，Ａ，Ｄ两区逐渐扩大，Ｂ 区这时逐渐缩小至消失。在沉降开始后的一段时间内，Ａ，Ｂ两区之间的界面以等速向下移动，直 至Ｂ区消失时与Ｃ区的上界面重合为止。此阶段中ＡＢ界面向下移动的速度即为该浓度悬浮液中颗 粒的表观沉降速度 0 u 。表观沉降速度 0 u 不同于颗粒的沉降速度 t u ，因为它是颗粒相对于器壁的速 度，而不是颗粒相对于流体的速度。 等浓度Ｂ区消失后，ＡＣ界面以逐渐变小的速度下降，直至Ｃ区消失，此时在清液区与沉聚区之 间形成一层清晰的界面，即达到“临界沉降点”,此后便属于沉聚区的压紧过程。Ｄ区又称为压紧区， 压紧过程所需时间往往占沉聚过程的绝大部分。 通过间歇沉降实验，可以获得表观沉降速度 0 u 与悬浮液浓度及沉渣浓度与压紧时间的二组对应 关系数据，作为沉降槽设计的依据。 运动与静止的相对性:自然界中所有物质都是运动的，我们平时所说的运动与静止都是相对于不 动的物体（参照物）而说的，物体相对于参照物发生位置的变化叫运动，不发生位置变化的叫静止， 由于参照物不同，观察同一物体的运动状态也不同。因此运动与静止只有相对的意义

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 3、沉降槽的构造与操作 沉降槽分为间歇式和连续式两种: 料浆 流 底口(排料) 连续式 底流 间歇式 l-进料槽道;2-转动机构;3-料井;4-溢流槽 5-溢流管;6-叶片;7-转耙 (1)间歇式;需处理的悬浮液料浆送入槽内,静置足够时间后,即由上部抽出清液而由底口排出稠 厚的沉渣 (2)连续式:d(沉降槽的直径几米至几百米)。 底流:排出的稠浆称为底流 连续沉降槽的计算 (1)沉降槽的面积 料浆 澄清区(颗粒作自由沉降) 加料口 该层中浓度=料 浆浓度 颗粒作干扰沉 增浓区 底流 以加料口为界加料口以上为澄清区以下为增浓区。清液上行至溢流口流出颗粒与液体一块下 行至增浓区进行沉聚过程 若进入连续沉降槽料浆体积流量为Qm/小」,其中固相体积分率为e,底流中固相体积分率为 e则:底流中固相体积流量=Qer,Q 固°≤固相体积流量(因为稳定操作各个不同深 液

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 7/31 3、 沉降槽的构造与操作 沉降槽分为间歇式和连续式两种： 7 料浆 底流 6 溢 流 1 2 3 4 5 底口(排料) 间歇式 连续式 1-进料槽道 ;2-转动机构 ;3-料井 ;4-溢流槽 ;5-溢流管 ;6-叶片 ;7-转耙 (1) 间歇式；需处理的悬浮液料浆送入槽内，静置足够时间后，即由上部抽出清液而由底口排出稠 厚的沉渣。 (2) 连续式： d （沉降槽的直径几米至几百米）。 底流：排出的稠浆称为底流。 4、 连续沉降槽的计算 (1) 沉降槽的面积 增浓区 底流 ec 加料口 料浆 颗粒作干扰沉 降 该层中浓度=料 浆浓度 澄清区(颗粒作自由沉降) 以加料口为界,加料口以上为澄清区,以下为增浓区。清液上行至溢流口流出,颗粒与液体一块下 行至增浓区,进行沉聚过程。 若进入连续沉降槽,料浆体积流量为 Qm s 3 ，其中固相体积分率为 f e ，底流中固相体积分率为 c e 则：底流中固相体积流量 f = Q.e ，    固 液 Q Q e f 固相体积流量 = （因为稳定操作,各个不同深

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 度处浓度是恒定的,所以料浆中固相体积流量必须等于底流中固相体积流量。化工生产是稳定的各 个车间工段的设备均是稳定的。即:料浆中固相体积流量必须等于底流中固相体积流量)。 Oe 底流中体积流量= 底流中/液相 底流中固相体积流量 固相 底流的体积流量 令增稠段各个横截面必须有一个总体下行速度l4总体{总体下行即:指底流相对于器壁的 液 Oe 流速,l2 lnl-底流体积流量m/]nAe-底流固相体积流量m/小 在增稠段内任取一个水平截面,设该截面上,固相体积分率为e V固AHA V AH A A=AeH该水平面截面厚度[m],A一是增稠段内固 相截面积[m2],A-是增稠段固液总截面积m 一+l ll0—表观沉降速度 举例:顺水速度=静水速度+水流速度,逆水速度=静水速度水流速度,lln是底流总体相对于 管壁的速度,L是颗粒相对于容器壁面表观沉降速度,即在静止流体中沉降速度 Qe Qer=Ae(un+1代4=作整理得 De, ege, +Aeuo,方程两边同除 ue移项整理得,小se ee 料浆体积m3底流m3水m3 e固相m3固相m固相mQ-|=溢流出水总体积m3 Al0=溢流出水总体积m3如设容器壁为参照物则水向上的流速即为l0 料浆=底流+溢流水 ①若悬浮液中固相浓度以单位体积内的固相质量C表示时,A 变为 A WoPs e es)(c cc

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 8/31 度处浓度是恒定的，所以料浆中固相体积流量必须等于底流中固相体积流量。化工生产是稳定的,各 个车间工段的设备均是稳定的。即: 料浆中固相体积流量必须等于底流中固相体积流量）。 底流中体积流量 c f e Q.e = 底流中    固相 液相 底流的体积流量 底流中固相体积流量 ec = 令增稠段各个横截面必须有一个总体下行速度 u u 总体    液 固 总体下行即: 指底流相对于器壁的 流速， c f u Ae Q e u . = uu A —底流体积流量 m s 3 uu Aec —底流固相体积流量 m s 3 。 在增稠段内任取一个水平截面，设该截面上,固相体积分率为 e A A AH A H V V e ‘ ’ 固 = = = A = Ae ‘ H—该水平面截面厚度 m ， ' A —是增稠段内固 相截面积   2 m ，A—是增稠段固液总截面积   2 m 。         = + u0 Ae Qe Qe Ae c f f Qe f Aut ' = ut = uu + u0 u0 — 表观沉降速度 举例: 顺水速度=静水速度+水流速度，逆水速度=静水速度-水流速度， u u 是底流总体相对于 管壁的速度， u0是颗粒相对于容器壁面表观沉降速度,即在静止流体中沉降速度。 ( ) Qe f = Ae uu + u0 代入 c f u Ae Q e u . = 整理得 Aeu0 e eQe Qe c f f = + ，方程两边同除 u e0 移项整理得，         = − c f u e e Qe A 1 1 0 3 3 3 3 3 3 1 1 m m m m m m e ec 固相 水 固相 底流 固相 料浆体积 = − =         − 1 1 3 m e e Qe c f   = 溢流出水总体积       − 3 Au0 = 溢流出水总体积m 如设容器壁为参照物,则水向上的流速即为 0 u 料浆=底流+溢流水 ① 若悬浮液中固相浓度以单位体积内的固相质量 C 表示时，         = − c f u e e Qe A 1 1 0 变为         = −         = − s c c f s u c c w u e e Qe A 1 1 1 1 0 0 

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 任一横截面上的固相浓度 kg( (悬浮液) C一沉渣中(底渣)固相浓度,(阖 (底流) 单m(悬浮液),1=1单位公斤(固 固体体积米3 米(固)增稠段任一截面体积米3 P一固体密度[kg/m] psec 单位公斤(固x米固)=公斤(固 米固)米底流)米3底流 单位 公斤(固)米3固)公斤(固) 米(固)米(底流)米底流 ②若悬浮液中固相浓度以固液质量比的形式表示时 wp X一任一截面上固液质量比k8(固) kg(液)xc-沉渣中固液质量比kg固 kg(液) P一悬浮液密度g(液)/m(液)4=1 uopX Xc kg(液) g(液)单位k面/( 3(液)kg(液) kg(i 求取最大横截面A值后乘以安全系数作为沉降橧的实际横識面积。对于直径5m以上的沉降槽, 安全系数为1.5,对于直径30m以上的沉降槽,安全系数为12 (2)沉降槽的高度 沉渣压紧时间往往比料浆达到临界沉降所经历时间长,故用依据压紧时间来决定沉降槽高度 4h= ),质量守恒 pp 因为稳定操作压紧区的高度h是恒定的,既是恒定、压紧区的容积必等于底流排出沉渣体积 液相质量 面相质量流量固相质量=液相质量流量或h=(1+)(3) h一压紧区的高度m A一横截面积m2

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 9/31 c—任一横截面上的固相浓度， ( ) 3 m kg 固 （悬浮液） c c —沉渣中(底渣)固相浓度， ( ) 3 m kg 固 （底流） ( ) (固) 悬浮液 单位 kg m c 3 1 ， c e  s 1 1 = 单位 3 3 3 1 1 增稠段任一截面体积米 固体体积米 米（固） 公斤（固）  s —固体密度   3 kg m s c  e 1 单位 米 底流 公斤（固） 米（底流） 米（固） 米（固） 公斤（固） 3 3 3 3 1 1 1  = c c 1 单位 米 底流 公斤（固） 米（底流） 米（固） 米（固） 公斤（固） 3 3 3 3 1 1 1  = ②若悬浮液中固相浓度以固液质量比的形式表示时： ) 1 1 ( u0 C CC w A = −   X —任一截面上固液质量比 液） 固） ( ( kg kg ； X C —沉渣中固液质量比 液） 固） ( ( kg kg  —悬浮液密度  ( ) ( ) kg 液 m 3 液 ) 1 1 ( u0 X X C w A = −  X 1 单位 ( ) ( ) 固 液 kg kg C  单位 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 3 固 液 固 固 液 液 kg kg m kg m kg = 求取最大横截面 A值后,乘以安全系数作为沉降槽的实际横截面积。对于直径 5m 以上的沉降槽， 安全系数为 1.5,对于直径 30m 以上的沉降槽，安全系数为 1.2 。 (2 ) 沉降槽的高度 沉渣压紧时间往往比料浆达到临界沉降所经历时间长，故用依据压紧时间来决定沉降槽高度 r c s x w w Ah    = ( + ) 质量守恒 因为稳定操作压紧区的高度 h 是恒定的，既是恒定、压紧区的容积必等于底流排出沉渣体积。 液相质量流量 固相质量 液相质量 =固相质量流量 = X C w 或 (1 ) C S S r A X w h     = + （3） h—压紧区的高度 m ； A —横截面积 2 m ；

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 y一底流中间相质量流量,k x。一底流中间固、液相质量比,kg固) kg(液) h=h+h×075+(1~2m h一沉降槽总高度[m]。 (通常要附加约75%的压紧区的高度作为安全余量h×0.75,沉降槽的总高度则等于压紧区高度 加上其它区域的高度,后者可取1~2m)。 3.2.2离心沉降 Fx=mg重力场强度g可视为常数,其方向指向地心。离心力FC-mn=mOR 化工FC 一惯性离心力场强度u↑(切线速度)或R↓FC个↑ R 、惯性离心力作用下的沉降速度 中心→外(径向)F→0←F向心力←F阻力:颗粒直径d,密度P,流体密度p,切向 速度tT 惯性离心力F=2d3ps 作用在颗粒上的力 向心力F向=2dp R 阻力F=5d 重力: p,g l一颗粒与流体径向上的相对速度{浮力:F=d)g等速是u,则被称为重力 沉降速度 这三个力达到平衡时,颗粒在径向上相对与流体的速度l被称为离心沉降速度

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 10/31 w—底流中间相质量流量， S kg ； X C — 底流中间固、液相质量比， 液） 固） ( ( kg kg ； h' = h + h0.75+ (1~ 2)m h'—沉降槽总高度 m。 (通常要附加约 75%的压紧区的高度作为安全余量 h0.75,沉降槽的总高度则等于压紧区高度 加上其它区域的高度,后者可取 1～2m)。 3.2.2 离心沉降 Fg = mg 重力场强度 g 可视为常数，其方向指向地心。离心力 m R R FC m 2 2   − = 化工 R u F m T C 2 = R uT 2 —惯性离心力场强度 uT  （切线速度）或 R  FC  一、惯性离心力作用下的沉降速度 中心 → 外（径向） Fc → 0  F向心力  F阻力 ；颗粒直径 d ，密度  s ，流体密度  ,切向 速度 T u 作用在颗粒上的力          = = = 4 2 6 6 2 2 2 3 2 3 r T T C S u F d R u F d R u F d        阻 向 阻力 向心力 惯性离心力 r u —颗粒与流体在径向上的相对速度          = = = = 4 2 6 6 2 2 3 3 u F d F d g F mg d g d b g s        阻力： 浮力： 重力： 等速是 r u 则被称为重力 沉降速度。 这三个力达到平衡时，颗粒在径向上相对与流体的速度 r u 被称为离心沉降速度