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1、化工原理上考研精品课程沉降第1页，本讲稿共20页 非均相物系分离的研究目的：（1）分散相的分离回收 结晶的产品从水中分离（2）连续相的分离回收 去除溶液中的固体杂物（3）分散相与连续相的同时分离回收 结晶的产品从有机溶剂中分离（4）连续相的净化 发电厂排放的烟中除尘净化 非均相物系分离的主要方法：（1）沉降（2）过滤第2页，本讲稿共20页3.2 重力沉降3.2.1 重力沉降速度（1）球形颗粒的自由沉降恒速沉降时，du/d0，u=u0，于是：注意：沉降速度u0为颗粒与流体的相对运动速度。-单个颗粒在无限流体中的降落过程单个颗粒在无限流体中的降落过程加速段：加速段：极短，通常可以忽略极短，通常可以
2、忽略第3页，本讲稿共20页（2）阻力系数第4页，本讲稿共20页第5页，本讲稿共20页（3）沉降速度的计算有两类问题（1）已知d求u0 (2)已知u0求d 计算方法有：（1）试差法 （2）摩擦数群法(不讲)例：落球粘度计现有密度为1080kg/m3、直径为0.16mm的钢球置于密度980 kg/m3的某液体中，盛放液体的玻璃管的内径D为20mm。测得小球的沉降速度为1.70mm/s，试计算此时液体的粘度。当d/D0.1时，器壁对沉降速度的影响可用下式校正：解：校核雷诺数校核雷诺数第6页，本讲稿共20页（4）其他因数对沉降速度的影响（实际沉降过程）（实际沉降过程）(1)干扰沉降 在颗粒的体积浓度0
3、.2%时，偏差1%。当浓度较高时，干扰沉降 速度可先按自由沉降计算，然后予以校正；(2)端效应 容器器壁及底面均增加颗粒沉降时的阻力，使实际沉降速度减小；(3)分子运动 当d0.5m时，沉降将受到分子热运动的影响；(4)非球形 可采用球形颗粒的方法计算，但颗粒直径应采用以投影面积为准的当量直径。当流体以一定的速度u u向上流动时，则固体颗粒的绝对速度u up p为：当u u0时，颗粒向上运动；u=u0 时，颗粒悬在流体中静止不动（流态化）。第7页，本讲稿共20页3.2.2 重力沉降设备（1）降沉室若qV一定时：第8页，本讲稿共20页 悬浮液的沉聚过程第9页，本讲稿共20页(2)沉降槽第10页，
4、本讲稿共20页沉降槽（增稠器）沉降槽（增稠器）u属于干扰沉降属于干扰沉降u愈往下沉降速度愈慢愈往下沉降速度愈慢-愈往下颗粒浓度愈高，其表观粘度愈大，对沉降愈往下颗粒浓度愈高，其表观粘度愈大，对沉降的干扰、阻力便愈大；的干扰、阻力便愈大；u沉降很快的大颗粒又会把沉降慢的小颗粒向下拉，结果小颗粒被加速而大颗粒沉降很快的大颗粒又会把沉降慢的小颗粒向下拉，结果小颗粒被加速而大颗粒则变慢。则变慢。u有时颗粒又会相互聚结成棉絮状整团往下沉，这称为絮凝现象，使沉降加快。有时颗粒又会相互聚结成棉絮状整团往下沉，这称为絮凝现象，使沉降加快。u这种过程中的沉降速度难以进行理论计算，通常要由实验决定。这种过程中的沉
5、降速度难以进行理论计算，通常要由实验决定。u因固因固-液密度相差不是很悬殊，故较难分离，因此，连续沉降槽的直径可以大到液密度相差不是很悬殊，故较难分离，因此，连续沉降槽的直径可以大到100 m100 m以上，高度却都在几米以内。以上，高度却都在几米以内。特点：特点：第11页，本讲稿共20页3.3 离心沉降uT颗粒作圆周运动的切向速度3.3.1 离心沉降速度ur为颗粒在半径方向的沉降速度第12页，本讲稿共20页同一颗粒抽受离心力与重力之比：同一颗粒抽受离心力与重力之比：对两相的密度差较小，或颗粒粒度较细，以离心力加快沉降。对两相的密度差较小，或颗粒粒度较细，以离心力加快沉降。1.占地面积小；2.
6、提高沉降效率；3.分离更小的颗粒（KC时，d小10倍）。第13页，本讲稿共20页3.3.2 离心沉降设备一、构造与操作（1）旋风分离器第14页，本讲稿共20页除尘原理：除尘原理：含尘气体以切线方向进入，含尘气体以切线方向进入，速度为速度为1225 m s-1，按螺旋形，按螺旋形路线向器底旋转，接近底部后转路线向器底旋转，接近底部后转而向上，成为气芯，然后从顶部而向上，成为气芯，然后从顶部的中央排气管排出。气流中所夹的中央排气管排出。气流中所夹带的尘粒在随气流旋转的过程中带的尘粒在随气流旋转的过程中逐渐趋向器壁，碰到器壁后落下，逐渐趋向器壁，碰到器壁后落下，自锥形底落入灰斗。自锥形底落入灰斗。第
7、15页，本讲稿共20页二、分离性能的估计二、分离性能的估计1.颗粒在分离器内任何位置的切向速度相同，且UT（切向速度）=Ui（气体进口速度）2.穿过的最大厚度=进气口宽度B。沉降时间=停留时间第16页，本讲稿共20页三、分离效率四、阻力损失粒级效率-按颗粒大小分别 表示出被分离的分率（常按质量）；总效率-全部粉尘中，实际上能被分离出来的总质量分率。第17页，本讲稿共20页（2）旋液分离器利用离心力从液流中分离固体颗粒的设备特点：特点：与旋风分离器相比，直径小、锥形部分长。与旋风分离器相比，直径小、锥形部分长。第18页，本讲稿共20页n=1/2,层流区n=1,湍流区n=1/21,过渡区分级沉降第19页，本讲稿共20页-用于除去用于除去75 m以上颗粒以上颗粒-用于除去用于除去510 m 颗粒颗粒沉降设备的选用沉降设备的选用 第20页，本讲稿共20页