第三章非均相物系的分离
第三章 非均相物系的分离
本章学习指导 本章学习目的 通过章的学习要重点掌握沨降和过滤这两种机械分高 操作的原理、过程计算、典型设备的结构与特性,能够根 据生产工艺要求,合理选择设备类型和尺寸。 2本章应掌握的内容 a汎降分离(包括重力沉降和离心沉降)的原理、过程计 算、旋风分离器的选型。 b过滤操作的原理、过滤基本方程式推导的思路,恒压过 濾的计算、过滤常数的测定
本章学习指导 • 1本章学习目的 通过本章的学习，要重点掌握沉降和过滤这两种机械分离 操作的原理、过程计算、典型设备的结构与特性，能够根 据生产工艺要求，合理选择设备类型和尺寸。 • 2 本章应掌握的内容 a 沉降分离（包括重力沉降和离心沉降）的原理、过程计 算、旋风分离器的选型。 b 过滤操作的原理、过滤基本方程式推导的思路，恒压过 滤的计算、过滤常数的测定
第一爷”重力沉降 力沉降是利用流体中的固体颗粒受地球吸引力场的 作用而发生的沉降过程 L.珠形颗粒的自由沉降 2.阻力系数( 3.影响沉降速度的因素 。4织降速度的计算
第一节 重力沉降 • 1.球形颗粒的自由沉降 • 2.阻力系数ζ • 3.影响沉降速度的因素 • 4.沉降速度的计算 重力沉降是利用流体中的固体颗粒受地球吸引力场的 作用而发生的沉降过程
球形颗粒的自由沉降 将表面光滑的刚性球形颗粒置于静止的流体介质中,若 颕粒的密度大于流体的密度。·则颗粒将在流体中降落 根据牛顿第二远动定律,颗粒所受三个力的合力 立等于颗粒的质量与加速度的乘积,即 Fg-Fb-Fa= ma 或 6(g-d2() 2 d' ps de 2 由此可得沉降速度 4ga(0。-p) 35
球形颗粒的自由沉降 根据牛顿第二运动定律，颗粒所受三个力的合力 应等于颗粒的质量与加速度的乘积，即 Fg -Fb -Fd= ma 将表面光滑的刚性球形颗粒置于静止的流体介质中，若 颗粒的密度大于流体的密度，则颗粒将在流体中降落 d du d u d s g d s 3 2 3 2 6 ) 2 ( 4 ( ) 6 或 − − = 由此可得沉降速度 3 4 ( − ) = s t gd u
阻力系数 根据阻为随颗粒雷诺数变化的规律,可分为三个区域: 滞流区或斯托克斯定律区(104Re:<1) 24 Re 过渡区或艾仑定律区(1<Re<103) 18.5 0.6 Re 湍流区或牛顿定律区(103<Re<2×105) 5=0.44 几种值下的阻力系数与雷诺数Re的关系曲线如图所示
阻力系数ζ 根据阻力随颗粒雷诺数变化的规律，可分为三个区域： 滞流区或斯托克斯定律区（10-4<Ret<1) 过渡区或艾仑定律区（ 1<Ret<103） 湍流区或牛顿定律区（ 103<Ret<2×105） Re t 24 = 0.6 Re 18.5 t = = 0.44 几种фs值下的阻力系数ζ与雷诺数Ret的关系曲线如图所示
将阻力系数的计算式代入,得到不同颗粒雷诺数范围肉v的计算式 滞流区 d2(O-p)8 181 d(P-p)806 过渡区 L.=0.27× e 湍流区 2=1.74x/d(p-p)
将阻力系数的计算式代入，得到不同颗粒雷诺数范围内ut的计算式： 18 ( ) 2 d g u s t − = 0.6 Re ( ) 0.27 t s t d g u − = d g u s t ( ) 1.74 − 湍流区 = 过渡区 滞流区
影响降速度的圆素 1.颗粒的你积的度 当颗粒的体积浓度小于0.2%时,理论计算值的偏差在1%以内。当 颗粒浓度较高时便发生干扰沉降 2.器壁效应 当容器尺寸远远大于颗粒尺寸时,器壁效应可忽略,否则 加以考虑 颗粒形的影吗 同一种固体物质,球形或近球形颗粒比同体积非球形颗粒的沉 降快一些
影响沉降速度的因素 1.颗粒的体积浓度 当颗粒的体积浓度小于0.2%时，理论计算值的偏差在1%以内，当 颗粒浓度较高时便发生干扰沉降 2.器壁效应 3.颗粒形状的影响 当容器尺寸远远大于颗粒尺寸时，器壁效应可忽略，否则需 加以考虑 同一种固体物质，球形或近球形颗粒比同体积非球形颗粒的沉 降快一些
10000 1000 排主排丰排丰非丰非丰井 □■ o山H 10102101101021031010310 Re
沉降速度的计算 试差法 由于在计算出之前Re的大小未知,因此要通过试差确定应 该选取的计算公式。即:先假设沉降属于某一流型,则可直 接选用与该流型相应的沉降速度公式讣算,然后按求出的l 检验Re值是否在原假设的流型范围内。 摩擦数群法 该法是将与雷诺数的关系曲线加以转换,使其两个坐标轴之 变成不包含u的无量纲数群,进而便可得l1
试差法 由于在计算出ut之前Ret的大小未知，因此要通过试差确定应 该选取的计算公式。即：先假设沉降属于某一流型，则可直 接选用与该流型相应的沉降速度公式计算，然后按求出的ut 检验Ret值是否在原假设的流型范围内。 沉降速度的计算 摩擦数群法 该法是将ζ与雷诺数的关系曲线加以转换，使其两个坐标轴之 一变成不包含ut的无量纲数群，进而便可得ut
第二节高心沉降 贵性窍心力作用下的沉降速度 )炭风分离器的操作原理 )旋风分离器的性能 A.临界粒径 b.分离效率 C.压强降
第二节 离心沉降 • 惯性离心力作用下的沉降速度 • 旋风分离器的操作原理 • 旋风分离器的性能 a. 临界粒径 b. 分离效率 c. 压强降