浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 1/17
3.2 沉降一、自由沉降二、影响沉降的因素三、沉降设备幻灯片 2目录浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 2/17
浮力 F
b
曳力 F
D
质量力 F
c
颗粒在流体中沉降时受力
cmamg 或?
pgm
Au tD 2
2?
0 Dbc FFF合外力
1,重力沉降速度
0
42
1 2
2
ptD
p
d
u
mg?
3.2 沉降一、自由沉降加速段极短,通常可以忽略等速段的颗粒运动速度称为 沉降速度,
用 ut表示 。
浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 3/17
0
8
1
6
223
tDp
p
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p
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D
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u
3
4?
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2 gd
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Re
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D?
一、自由沉降
Rep=dput?/1或 2 层流区浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 4/17
2,离心沉降速度
A B u
r
r
1
O C
r
2
r u
u
颗粒在旋转流场中的运动
cc maF?离心力
pcb amF浮力
AuF rDD 2
2?
曳力
D
cpp
r
ad
u
3
4?
对照重力场
D
pp
t
gd
u
3
4?
离心加速度 ac=?2r=u?2/r不是常量
沉降过程没有匀速段,但在小颗粒沉降时,加速度很小,可近似作为匀速沉降处理浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 5/17
Re
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D?
A B u
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1
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颗粒在旋转流场中的运动
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22222?
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a c 2 - - -- -- - 离心分离因数
g
a
u
u c
t
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Rep=dput?/1或 2 层流区浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 6/17
二、影响沉降的因素由于干扰作用，实际沉降速度小于自由沉降速度。
由于壁面效应，实际沉降速度小于自由沉降速度。
干扰沉降
非球形颗粒的沉降
壁面效应球形度越小,沉降速度越小 ；
颗粒的位向对沉降速度也有影响 。
浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 7/17
液固体系沉降槽气固体系降尘室
离心沉降设备重力沉降设备三,沉降设备
液固体系旋液分离器气固体系旋风分离器
浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 8/17
气体 气体进口 出口集灰斗降尘室
L
B
气体 u
H
u t
颗粒在降尘室中的运动
停留时间
t?沉降时间
t若
u
L
tu
高度
1,重力沉降设备降尘室则表明,该颗粒能在降尘室中除去 。
思考 1：
为什么气体进入降尘室后,流通截面积要扩大？
思考 2,为什么降尘室要做成扁平的？
浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 9/17
L
u B
气体
u t H
颗粒在降尘室中的运动思考 3,要想使某一粒度的颗粒在降尘室中被 1 0 0 % 除去，必须满足什么条件？
t
t u
H
1,重力沉降设备思考 4,能够被 1 0 0 % 除去的最小颗粒，必须满足什么条件？
t
tu
H
u
L?即
底Ag
V
Lg
Hud
p
S
p
p
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min
思考 5,粒径比 d p m i n 小的颗粒，被除去的百分数为多少？
18
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浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 10/17
L
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气体
u
t
H
颗粒在降尘室中的运动思考 2,为什么降尘室要做成扁平的？?
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tts uAB L uB H uV 底生产能力
tu
H
u
L?
能够满足 1 0 0 % 除去某粒度颗粒时的气体处理量 -------- 生产能力可见：降尘室生产能力与底面积、沉降速度有关，而与降尘室高度无关多层降尘室注意：降尘室内气体流速不应过高，以免将已沉降下来的颗粒重新扬起。根据经验，多数灰尘的分离，可取 u < 3 m / s,较易扬起灰尘的，可取 u < 1,5 m / s 。
1,重力沉降设备浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 11/17
结构简单，
但设备庞大、效率低，
只适用于分离粗颗粒 - - -- -- 直径 75? m 以上的颗粒，
或作为预分离设备。
1,重力沉降设备降尘室浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 12/17
加料清液溢流水平 清液挡板耙稠浆连续式沉降槽
1,重力沉降设备增稠器 （ 沉降槽 ）
浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 13/17
离心分离因数离心沉降速度旋风分离器：
g
a r
r
ud
u ppr?
18
22?
B
净化气体含尘气体
A
D
尘粒标准型旋风分离器
构造
操作原理
2,离心沉降设备浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 14/17
i
m
u
Nr 2?停留时间停留时间? = 沉降时间? r
B
净化气体含尘气体
A
D
尘粒标准型旋风分离器几点假设：
a,假设气体速度恒定,且等于进口气速 ui；
b,假设颗粒沉降过程中所穿过的气流的最大厚度等于进气口宽度 B；
c,假设颗粒沉降服从斯托克斯公式 。
临界粒径,
能够从分离器内 100%分离出来的最小颗粒的直径，用 dc表示。其满足：
旋风分离器：
浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 15/17
m
ipc
m
pc
r r
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r
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)( 2222
而
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Nr
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沉降时间
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B
净化气体含尘气体
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D
尘粒标准型旋风分离器旋风分离器：
浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 16/17
评价旋风分离器性能的两个主要指标：
分离性能：
压降：
用临界 粒 径和分离效率来表示
%100
%100
的颗粒，粒级效率均；的颗粒，粒级效率均为被分离出来的百分率。粒级效率：每一种颗粒
cp
cp
dd
dd
总效率：被分离出来的颗粒占全部颗粒的质量分率小好，一般 在 5 0 0? 2 0 0 0 P a 左右旋风分离器：
浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 17/17
B
净化气体含尘气体
A
D
尘粒标准型旋风分离器
2,离心沉降设备
Why?
特点：
与旋风分离器相比,
直径小,锥形部分长 。
旋液分离器：
离心机：
袋式过滤器：
3.2 沉降一、自由沉降二、影响沉降的因素三、沉降设备幻灯片 2目录浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 2/17
浮力 F
b
曳力 F
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质量力 F
c
颗粒在流体中沉降时受力
cmamg 或?
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1,重力沉降速度
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3.2 沉降一、自由沉降加速段极短,通常可以忽略等速段的颗粒运动速度称为 沉降速度,
用 ut表示 。
浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 3/17
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一、自由沉降
Rep=dput?/1或 2 层流区浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 4/17
2,离心沉降速度
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离心加速度 ac=?2r=u?2/r不是常量
沉降过程没有匀速段,但在小颗粒沉降时,加速度很小,可近似作为匀速沉降处理浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 5/17
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二、影响沉降的因素由于干扰作用，实际沉降速度小于自由沉降速度。
由于壁面效应，实际沉降速度小于自由沉降速度。
干扰沉降
非球形颗粒的沉降
壁面效应球形度越小,沉降速度越小 ；
颗粒的位向对沉降速度也有影响 。
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液固体系沉降槽气固体系降尘室
离心沉降设备重力沉降设备三,沉降设备
液固体系旋液分离器气固体系旋风分离器
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气体 气体进口 出口集灰斗降尘室
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颗粒在降尘室中的运动
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1,重力沉降设备降尘室则表明,该颗粒能在降尘室中除去 。
思考 1：
为什么气体进入降尘室后,流通截面积要扩大？
思考 2,为什么降尘室要做成扁平的？
浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 9/17
L
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颗粒在降尘室中的运动思考 3,要想使某一粒度的颗粒在降尘室中被 1 0 0 % 除去，必须满足什么条件？
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思考 5,粒径比 d p m i n 小的颗粒，被除去的百分数为多少？
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能够满足 1 0 0 % 除去某粒度颗粒时的气体处理量 -------- 生产能力可见：降尘室生产能力与底面积、沉降速度有关，而与降尘室高度无关多层降尘室注意：降尘室内气体流速不应过高，以免将已沉降下来的颗粒重新扬起。根据经验，多数灰尘的分离，可取 u < 3 m / s,较易扬起灰尘的，可取 u < 1,5 m / s 。
1,重力沉降设备浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 11/17
结构简单，
但设备庞大、效率低，
只适用于分离粗颗粒 - - -- -- 直径 75? m 以上的颗粒，
或作为预分离设备。
1,重力沉降设备降尘室浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 12/17
加料清液溢流水平 清液挡板耙稠浆连续式沉降槽
1,重力沉降设备增稠器 （ 沉降槽 ）
浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 13/17
离心分离因数离心沉降速度旋风分离器：
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净化气体含尘气体
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尘粒标准型旋风分离器
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操作原理
2,离心沉降设备浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 14/17
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Nr 2?停留时间停留时间? = 沉降时间? r
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尘粒标准型旋风分离器几点假设：
a,假设气体速度恒定,且等于进口气速 ui；
b,假设颗粒沉降过程中所穿过的气流的最大厚度等于进气口宽度 B；
c,假设颗粒沉降服从斯托克斯公式 。
临界粒径,
能够从分离器内 100%分离出来的最小颗粒的直径，用 dc表示。其满足：
旋风分离器：
浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 15/17
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浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 16/17
评价旋风分离器性能的两个主要指标：
分离性能：
压降：
用临界 粒 径和分离效率来表示
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的颗粒，粒级效率均；的颗粒，粒级效率均为被分离出来的百分率。粒级效率：每一种颗粒
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总效率：被分离出来的颗粒占全部颗粒的质量分率小好，一般 在 5 0 0? 2 0 0 0 P a 左右旋风分离器：
浙江大学本科生课程化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 17/17
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净化气体含尘气体
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尘粒标准型旋风分离器
2,离心沉降设备
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旋液分离器：
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