一、沉降速度 第三章 1、球形颗粒的自由沉隆 2、阻力系数 非均相物系分离 3、影响沉降速度的因素 4、沉降速度的让算 5、分级沉隆 第一节 二、隆尘室 重力沉降 1、降尘室的结构 2、降尘室的生产能力 下页 國国 2021/2/21
2021/2/21 第三章 非均相物系分离 一、沉降速度 1、球形颗粒的自由沉降 2、阻力系数 3、影响沉降速度的因素 4、沉降速度的计算 5、分级沉降 二、降尘室 1、降尘室的结构 2、降尘室的生产能力 第一节 重力沉降
均相混合物物系内部各处物料性质均匀而且不 存在相界面的混合物 混合物 例如:互溶溶液及混合气体 非均相混合物物系内部有隔开两相的界面存在且 界面两侧的物料性质截然不同的混 物 固体颗粒和气体构成的含尘气体 例如固体颗粒和液体构成的悬浮液 不互溶液体构成的乳浊液 液体颗粒和气体构成的含雾气体 2021/2/21 上页下页回
2021/2/21 混合物 均相混合物 非均相混合物 物系内部各处物料性质均匀而且不 存在相界面的混合物。 例如:互溶溶液及混合气体 物系内部有隔开两相的界面存在且 界面两侧的物料性质截然不同的混 合物。 例如 固体颗粒和气体构成的含尘气体 固体颗粒和液体构成的悬浮液 不互溶液体构成的乳浊液 液体颗粒和气体构成的含雾气体
分散相处于分散状态的物质 分散物质如:分散于流体中的固体颗粒、 非均相物系 液滴或气泡 连续相包围着分散相物质且处于连续 分散相介质状态的流体 如:气态非均相物系中的气体 液态非均相物系中的连续液体 分离 连续相与分散相机械分散相和连续相 沉降 不同的物理性质分离 发生相对运动的方式(过滤 2021/2/21 上页下页返回
2021/2/21 非均相物系 分散相 分散物质 处于分散状态的物质 如:分散于流体中的固体颗粒、 液滴或气泡 连续相 分散相介质 包围着分散相物质且处于连续 状态的流体 如:气态非均相物系中的气体 液态非均相物系中的连续液体 分离 机械 分离 沉降 不同的物理性质 过滤 连续相与分散相 发生相对运动的方式 分散相和连续相
、重力沉降 沉降在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度差异 ,使之发生相对运动而实现分离的操作过程。 重力 重力沉降 fb 作用力 惯性离心力 离心沉降 1、沉降速度 1)球形颗粒的自由沉降 设颗粒的密度为,直径为d,流体的密度为p, 2021/2/21 上页下页返回
2021/2/21 一、重力沉降 沉降 在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度差异 ,使之发生相对运动而实现分离的操作过程。 作用力 重力 惯性离心力 重力 沉降 离心沉降 1、沉降速度 1)球形颗粒的自由沉降 设颗粒的密度为ρs,直径为d,流体的密度为ρ
重力F g 6 8 浮力Fb=dn 而阻力随着颗粒与流体间的相对运动速度而变,可仿照 流体流动阻力的计算式写为: 2对球形颗粒A=zd2 2 ou Fg-Fb-Fd= ma 2021/2/21 上页下及
2021/2/21 重力 F d g g s 3 6 = 浮力 F d g b 3 6 = 而阻力随着颗粒与流体间的相对运动速度而变,可仿照 流体流动阻力的计算式写为 : 2 2 u Fd A = 2 4 A d 对球形颗粒 = 4 2 2 2 u F d d = F F F ma g − b − d =
pg 4 颗粒开始沉降的瞬间,速度=0,因此阻力F=0,a→max 颗粒开始沉降后,u↑→F↑;u→u1时,a=0 等速阶段中颗粒相对与流体的运动速度u,称为沉降速度。 当a=0时,u=u,代入(a)式 丌,20 ps8 pg -5d 0 4 4(g(p-p) 3, 沉降速度表达式 2021/2/21 上页下及
2021/2/21 d a u d g d g d s s 3 2 3 3 2 6 6 4 2 6 − − = (a) 颗粒开始沉降的瞬间,速度u=0,因此阻力Fd =0,a→max 颗粒开始沉降后,u ↑ →Fd ↑;u →ut 时,a=0 。 等速阶段中颗粒相对与流体的运动速度ut 称为沉降速度。 当a=0时,u=ut,代入(a)式 0 6 6 4 2 2 3 3 2 − − = t s u d g d g d 3 4 ( ) − = s t dg u ——沉降速度表达式
2、阻力系数ξ 通过因次分析法得知,ξ值是颗粒与流体相对运动时的 雷诺数Re的函数。 对于球形颗粒的曲线,按Re,值大致分为三个区: a)滞流区或托斯克斯( stokes)定律区(10+<Re2<1) 24 Ret 斯托克斯公式 18 2021/2/21 上页下及
2021/2/21 2、阻力系数ξ 通过因次分析法得知,ξ值是颗粒与流体相对运动时的 雷诺数Ret的函数。 对于球形颗粒的曲线,按Ret值大致分为三个区: a) 滞流区或托斯克斯(stokes)定律区(10 –4<Ret<1) Ret 24 = ( ) 18 2 − = s t d u ——斯托克斯公式
i000 0.1 101010124610101010 2021/2/21 上页下及
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b)过渡区或艾伦定律区(Alen)(1<Re<103) 18.5 Re 0.6 4=0265/8dn-)Rer6 艾伦公式 c)滞流区或牛顿定律区( Nuton)(103<Re1<2×105) =0.44 L.=1.74 。-pg 牛顿公式 2021/2/21 上页下及
2021/2/21 0.6 Re 18.5 t = ( ) 0.6 Re 0.269 gd t u s t − = ——艾伦公式 c) 滞流区或牛顿定律区(Nuton)(103<Ret < 2×105) = 0.44 ( ) d g u s t − =1.74 ——牛顿公式 b) 过渡区或艾伦定律区(Allen)(1<Ret<103)
3、影响沉降速度的因素 1)颗粒的体积浓度 在前面介绍的各种沉降速度关系式中,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,但当颗粒浓 度较高时,由于颗粒间相互作用明显,便发生干扰沉降, 自由沉降的公式不再适用。 2)器壁效应 当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时,(例如在100倍以上 容器效应可忽略,否则需加以考虑。 1+2.1 D 2021/2/21 上页下及
2021/2/21 3、影响沉降速度的因素 1)颗粒的体积浓度 在前面介绍的各种沉降速度关系式中,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,但当颗粒浓 度较高时,由于颗粒间相互作用明显,便发生干扰沉降, 自由沉降的公式不再适用。 2)器壁效应 当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时,(例如在100倍以上) 容器效应可忽略,否则需加以考虑。 + = D d u u t t 1 2.1