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1、5.1 5.1 沉降分离的理论沉降分离的理论沉降分离的理论沉降分离的理论5.1.1 5.1.1 概述概述概述概述根据固体颗粒所受到力场的不同，沉降可以分为重力沉降和离心沉降。根据固体颗粒所受到力场的不同，沉降可以分为重力沉降和离心沉降。根据固体颗粒所受到力场的不同，沉降可以分为重力沉降和离心沉降。根据固体颗粒所受到力场的不同，沉降可以分为重力沉降和离心沉降。例：例：例：例：重力除尘过程中，气体从降尘室入口流向出口，气体中的粉尘颗粒随重力除尘过程中，气体从降尘室入口流向出口，气体中的粉尘颗粒随重力除尘过程中，气体从降尘室入口流向出口，气体中的粉尘颗粒随重力除尘过程中，气体从降尘室入口流向出口，气
2、体中的粉尘颗粒随气体向出口流动，同时向下沉降。气体向出口流动，同时向下沉降。气体向出口流动，同时向下沉降。气体向出口流动，同时向下沉降。第五章第五章 沉降分离沉降分离5.1.1 5.1.1 概述概述概述概述固液分离中的，固液分离中的，固液分离中的，固液分离中的，重力沉降重力沉降重力沉降重力沉降是利用固体与液体的是利用固体与液体的是利用固体与液体的是利用固体与液体的密度差密度差密度差密度差，颗粒受自身，颗粒受自身，颗粒受自身，颗粒受自身重力作用重力作用重力作用重力作用沉降，使悬浮液分为澄清液和浓浆，最终达到固液分离目的。沉降，使悬浮液分为澄清液和浓浆，最终达到固液分离目的。沉降，使悬浮液分为澄清
3、液和浓浆，最终达到固液分离目的。沉降，使悬浮液分为澄清液和浓浆，最终达到固液分离目的。在沉降过程中，不仅较粗粒级容易沉降，而且微细物料可以通过凝聚或絮凝在沉降过程中，不仅较粗粒级容易沉降，而且微细物料可以通过凝聚或絮凝在沉降过程中，不仅较粗粒级容易沉降，而且微细物料可以通过凝聚或絮凝在沉降过程中，不仅较粗粒级容易沉降，而且微细物料可以通过凝聚或絮凝也能够达到较好的沉降效果。也能够达到较好的沉降效果。也能够达到较好的沉降效果。也能够达到较好的沉降效果。离心沉降离心沉降离心沉降离心沉降是利用固液两相的是利用固液两相的是利用固液两相的是利用固液两相的密度差密度差密度差密度差，将分散在悬浮液中的固相颗
4、粒于，将分散在悬浮液中的固相颗粒于，将分散在悬浮液中的固相颗粒于，将分散在悬浮液中的固相颗粒于离心力离心力离心力离心力场场场场中进行固液分离。中进行固液分离。中进行固液分离。中进行固液分离。在离心力场中进行非均匀物系的离心分离是一种非常有效的分离方法。在离心力场中进行非均匀物系的离心分离是一种非常有效的分离方法。在离心力场中进行非均匀物系的离心分离是一种非常有效的分离方法。在离心力场中进行非均匀物系的离心分离是一种非常有效的分离方法。第五章第五章 沉降分离沉降分离5.1.2 5.1.2 重力浓缩理论及浓密机的计算重力浓缩理论及浓密机的计算重力浓缩理论及浓密机的计算重力浓缩理论及浓密机的计算5.
5、1.2.1 5.1.2.1 重力浓缩过程重力浓缩过程重力浓缩过程重力浓缩过程如如如如P194P194图图图图5-15-1所示，在浓密机中进行沉降浓缩时，整个作业空间可以分为所示，在浓密机中进行沉降浓缩时，整个作业空间可以分为所示，在浓密机中进行沉降浓缩时，整个作业空间可以分为所示，在浓密机中进行沉降浓缩时，整个作业空间可以分为五个区。五个区。五个区。五个区。第五章第五章 沉降分离沉降分离A区为澄清区区为澄清区，得到的澄清液作为溢流，得到的澄清液作为溢流产物从溢流堰排出；产物从溢流堰排出；B区为自由沉降区区为自由沉降区，需要浓缩的悬浮液（给料），需要浓缩的悬浮液（给料）首先进入首先进入B区，固体
6、颗粒依靠自重迅速沉降，区，固体颗粒依靠自重迅速沉降，进入压缩区进入压缩区D；压缩区压缩区D，在该区，悬浮液中的固体颗粒已，在该区，悬浮液中的固体颗粒已经形成较紧密的絮团，沉降继续进行，但其经形成较紧密的絮团，沉降继续进行，但其速度已较缓慢；速度已较缓慢；E区为浓缩物区区为浓缩物区，在此处设有旋转刮板（该，在此处设有旋转刮板（该区的一部分呈浅锥形表面），浓缩物中的水区的一部分呈浅锥形表面），浓缩物中的水分在刮板的挤压作用下渗出，使悬浮液浓度分在刮板的挤压作用下渗出，使悬浮液浓度进一步提高，最终由浓密机底口排出，成为进一步提高，最终由浓密机底口排出，成为浓密机的底流产品；浓密机的底流产品；在自由沉
7、降区在自由沉降区B和压缩区和压缩区D之间，有一个之间，有一个过渡区过渡区C，在这个区中，部分颗粒由于自，在这个区中，部分颗粒由于自重作用沉降，部分颗粒则受到密集颗粒的重作用沉降，部分颗粒则受到密集颗粒的阻碍，呈现出干涉沉降的特征，故称为干阻碍，呈现出干涉沉降的特征，故称为干涉沉降区。涉沉降区。5.1.2.2 5.1.2.2 重力浓缩模型重力浓缩模型重力浓缩模型重力浓缩模型可以分为静态模型和动态模型两类。主要讨论静态模型。可以分为静态模型和动态模型两类。主要讨论静态模型。可以分为静态模型和动态模型两类。主要讨论静态模型。可以分为静态模型和动态模型两类。主要讨论静态模型。A A 科科科科-克来文杰
8、（克来文杰（克来文杰（克来文杰（coe-clevengercoe-clevenger）稳态沉降模型（简称）稳态沉降模型（简称）稳态沉降模型（简称）稳态沉降模型（简称C-CC-C模型）及模型）及模型）及模型）及C-CC-C法法法法19161916年，科年，科年，科年，科-克来文杰提出了浓密机稳态沉降模型，主要论点是：克来文杰提出了浓密机稳态沉降模型，主要论点是：克来文杰提出了浓密机稳态沉降模型，主要论点是：克来文杰提出了浓密机稳态沉降模型，主要论点是：第五章第五章 沉降分离沉降分离1）自由沉降区的浓度等于进入浓密机的悬浮液的初始浓度；自由沉降区的浓度等于进入浓密机的悬浮液的初始浓度；即即B区固体
9、浓度等于进料悬浮液中固体的浓度。区固体浓度等于进料悬浮液中固体的浓度。2）在自由沉降区内颗粒呈群体以相同速度沉降，称之为区域沉降，以区别在自由沉降区内颗粒呈群体以相同速度沉降，称之为区域沉降，以区别于两相流中的固体颗粒的自由沉降；于两相流中的固体颗粒的自由沉降；3）区域沉降的特点是区内每一个截面均以同一速度下降，同一层的颗粒应区域沉降的特点是区内每一个截面均以同一速度下降，同一层的颗粒应当以同一速度下降，而且各层均相同；当以同一速度下降，而且各层均相同；4）悬浮液在自由沉降区（悬浮液在自由沉降区（B区）的沉降速度只是该区浓度的函数，而与颗区）的沉降速度只是该区浓度的函数，而与颗粒大小、密度无关
10、（一般可通过沉降试验获得）。粒大小、密度无关（一般可通过沉降试验获得）。科科科科-克来文杰通过推算，得出克来文杰通过推算，得出克来文杰通过推算，得出克来文杰通过推算，得出 （5-25-2）令令令令 称为浓密机的称为浓密机的称为浓密机的称为浓密机的固体通量固体通量固体通量固体通量（单位面积上的固体质量流（单位面积上的固体质量流（单位面积上的固体质量流（单位面积上的固体质量流量），则有量），则有量），则有量），则有 （5-35-3）式（式（式（式（5-35-3）就称为）就称为）就称为）就称为科科科科-克来文杰方程式克来文杰方程式克来文杰方程式克来文杰方程式，用于计算浓密机面积时称为，用于计算浓密机
11、面积时称为，用于计算浓密机面积时称为，用于计算浓密机面积时称为C-CC-C法。法。法。法。采用采用采用采用C-CC-C法计算法计算法计算法计算浓密机面积浓密机面积浓密机面积浓密机面积时，需要做一系列不同浓度的悬浮液的沉降试时，需要做一系列不同浓度的悬浮液的沉降试时，需要做一系列不同浓度的悬浮液的沉降试时，需要做一系列不同浓度的悬浮液的沉降试验，浓度范围在浓密机的给料和底流浓度之间。验，浓度范围在浓密机的给料和底流浓度之间。验，浓度范围在浓密机的给料和底流浓度之间。验，浓度范围在浓密机的给料和底流浓度之间。该方程可以用于计算浓密机的面积，但一般结果偏小。该方程可以用于计算浓密机的面积，但一般结果
12、偏小。该方程可以用于计算浓密机的面积，但一般结果偏小。该方程可以用于计算浓密机的面积，但一般结果偏小。第五章第五章 沉降分离沉降分离B B 凯奇（凯奇（凯奇（凯奇（kynchkynch）沉降模型及）沉降模型及）沉降模型及）沉降模型及T-FT-F法、奥特曼（法、奥特曼（法、奥特曼（法、奥特曼（oltmannoltmann）法）法）法）法凯奇（凯奇（凯奇（凯奇（kynchkynch）沉降模型）沉降模型）沉降模型）沉降模型19511951年凯奇引入了特征浓度（年凯奇引入了特征浓度（年凯奇引入了特征浓度（年凯奇引入了特征浓度（characteristic concentrationcharacteri
13、stic concentration）的概念。）的概念。）的概念。）的概念。在悬浮液中固体颗粒沉降过程中，一定发生浓度分层，下层的高浓在悬浮液中固体颗粒沉降过程中，一定发生浓度分层，下层的高浓在悬浮液中固体颗粒沉降过程中，一定发生浓度分层，下层的高浓在悬浮液中固体颗粒沉降过程中，一定发生浓度分层，下层的高浓度浆体必定向上层低浓度层进行扩散，其扩散速度为浓度的函数，每度浆体必定向上层低浓度层进行扩散，其扩散速度为浓度的函数，每度浆体必定向上层低浓度层进行扩散，其扩散速度为浓度的函数，每度浆体必定向上层低浓度层进行扩散，其扩散速度为浓度的函数，每个浓度均有其相应的扩散速度，凯奇把这种浓度称为个浓度
14、均有其相应的扩散速度，凯奇把这种浓度称为个浓度均有其相应的扩散速度，凯奇把这种浓度称为个浓度均有其相应的扩散速度，凯奇把这种浓度称为特征浓度特征浓度特征浓度特征浓度。把特征浓度向上扩散的轨迹，即随时间的变化线称为特征浓度线。把特征浓度向上扩散的轨迹，即随时间的变化线称为特征浓度线。把特征浓度向上扩散的轨迹，即随时间的变化线称为特征浓度线。把特征浓度向上扩散的轨迹，即随时间的变化线称为特征浓度线。可用可用可用可用H=H=u(Mu(MSXSX)t)t（式（式（式（式5-45-4）表示。）表示。）表示。）表示。第五章第五章 沉降分离沉降分离凯奇（凯奇（凯奇（凯奇（kynchkynch）沉降模型）沉降
15、模型）沉降模型）沉降模型 因为每个浓度均有其相应的扩因为每个浓度均有其相应的扩因为每个浓度均有其相应的扩因为每个浓度均有其相应的扩散速度，所以每条特征浓度线都散速度，所以每条特征浓度线都散速度，所以每条特征浓度线都散速度，所以每条特征浓度线都是是是是直线直线直线直线。当初始料浆浓度较稀时，特征当初始料浆浓度较稀时，特征当初始料浆浓度较稀时，特征当初始料浆浓度较稀时，特征浓度线可以认为是类似浓度线可以认为是类似浓度线可以认为是类似浓度线可以认为是类似oDoD的一条的一条的一条的一条直线。因为扩散现象实际上自悬直线。因为扩散现象实际上自悬直线。因为扩散现象实际上自悬直线。因为扩散现象实际上自悬浮液
16、开始沉降便已出现，所以每浮液开始沉降便已出现，所以每浮液开始沉降便已出现，所以每浮液开始沉降便已出现，所以每条特征浓度线均发出于沉降曲线条特征浓度线均发出于沉降曲线条特征浓度线均发出于沉降曲线条特征浓度线均发出于沉降曲线的原点，即的原点，即的原点，即的原点，即H=0H=0处，且特征浓度处，且特征浓度处，且特征浓度处，且特征浓度线上的每一点的悬浮液浓度均相线上的每一点的悬浮液浓度均相线上的每一点的悬浮液浓度均相线上的每一点的悬浮液浓度均相等。如图等。如图等。如图等。如图5-25-2。第五章第五章 沉降分离沉降分离凯奇（凯奇（凯奇（凯奇（kynchkynch）沉降模型）沉降模型）沉降模型）沉降模型
17、由图由图由图由图5-25-2中可以看出，中可以看出，中可以看出，中可以看出，D D点为自由点为自由点为自由点为自由沉降与干涉沉降的分界点，沉降与干涉沉降的分界点，沉降与干涉沉降的分界点，沉降与干涉沉降的分界点，P P点为点为点为点为干涉沉降与压缩区的分界点，干涉沉降与压缩区的分界点，干涉沉降与压缩区的分界点，干涉沉降与压缩区的分界点，U U点点点点以后为底流浓度。以后为底流浓度。以后为底流浓度。以后为底流浓度。在沉降过程中，速度限制层首先在沉降过程中，速度限制层首先在沉降过程中，速度限制层首先在沉降过程中，速度限制层首先在底部形成，再逐渐向上推移，在底部形成，再逐渐向上推移，在底部形成，再逐渐
18、向上推移，在底部形成，再逐渐向上推移，因此速度限制层是向上扩散的。因此速度限制层是向上扩散的。因此速度限制层是向上扩散的。因此速度限制层是向上扩散的。所以悬浮液在沉降过程中存在着所以悬浮液在沉降过程中存在着所以悬浮液在沉降过程中存在着所以悬浮液在沉降过程中存在着一个向上的流速和一个向下的沉一个向上的流速和一个向下的沉一个向上的流速和一个向下的沉一个向上的流速和一个向下的沉速，其相对速度为两者的代数和。速，其相对速度为两者的代数和。速，其相对速度为两者的代数和。速，其相对速度为两者的代数和。第五章第五章 沉降分离沉降分离凯奇（凯奇（凯奇（凯奇（kynchkynch）沉降模型）沉降模型）沉降模型）
19、沉降模型假设沉降筒的横截面积为假设沉降筒的横截面积为假设沉降筒的横截面积为假设沉降筒的横截面积为A A，悬浮液高度为，悬浮液高度为，悬浮液高度为，悬浮液高度为HH0 0，初始浓度为，初始浓度为，初始浓度为，初始浓度为MMS0S0，则筒中固体总质量为则筒中固体总质量为则筒中固体总质量为则筒中固体总质量为 HH0 0 M MS0S0A A。在沉降中，速度限制层逐渐向上扩散，假设它一直扩散到沉降层在沉降中，速度限制层逐渐向上扩散，假设它一直扩散到沉降层在沉降中，速度限制层逐渐向上扩散，假设它一直扩散到沉降层在沉降中，速度限制层逐渐向上扩散，假设它一直扩散到沉降层界面，所需要的时间为界面，所需要的时间
20、为界面，所需要的时间为界面，所需要的时间为t tX X，此时，通过该层的固体量应为，此时，通过该层的固体量应为，此时，通过该层的固体量应为，此时，通过该层的固体量应为MMSXSX(u(ux x+x x)t)tX XAA，而该量应该等于筒中全部的固体量，而该量应该等于筒中全部的固体量，而该量应该等于筒中全部的固体量，而该量应该等于筒中全部的固体量，即式即式即式即式MMSXSX(u(ux x+x x)t)tX XAA=H=H0 0 M MS0S0A A（5-4a5-4a）；由图由图由图由图5-25-2可知，向下的沉降速度为曲线的斜率，即可知，向下的沉降速度为曲线的斜率，即可知，向下的沉降速度为曲线
21、的斜率，即可知，向下的沉降速度为曲线的斜率，即 X X=(H=(HZ Z-H-HX X)/)/t tX X （5-4b5-4b）;向上的扩散速度为向上的扩散速度为向上的扩散速度为向上的扩散速度为u uX X=H=HX X/t tX X（5-4c5-4c）;综合（综合（综合（综合（5-4a5-4a，b b，c c）可以得出可以得出可以得出可以得出MMSXSXHHZ Z=M=MS0S0HH0 0 （5-55-5）凯奇第三定律凯奇第三定律凯奇第三定律凯奇第三定律第五章第五章 沉降分离沉降分离凯奇（凯奇（凯奇（凯奇（kynchkynch）沉降模型）沉降模型）沉降模型）沉降模型凯奇第三定律表明：凯奇第三
22、定律表明：凯奇第三定律表明：凯奇第三定律表明：1 1）在沉降筒的任何一个截面处，其浓度可由式（在沉降筒的任何一个截面处，其浓度可由式（在沉降筒的任何一个截面处，其浓度可由式（在沉降筒的任何一个截面处，其浓度可由式（5-55-5）求出；）求出；）求出；）求出；第五章第五章 沉降分离沉降分离3）该公式考虑了在浓缩过程中底部高浓度料浆层向上扩展的影响，该公式考虑了在浓缩过程中底部高浓度料浆层向上扩展的影响，故更符合实际，有利于评估浓密机的实际生产能力。故更符合实际，有利于评估浓密机的实际生产能力。2）在在DP之间的过渡区内，浓度为之间的过渡区内，浓度为MSX的悬浮液，其沉降速度可由的悬浮液，其沉降速
23、度可由图图5-2上上x点的切线斜率求出，即点的切线斜率求出，即 x=(Hz-Hx)/tX不需要做沉降试验；不需要做沉降试验；T-FT-F法法法法塔尔梅奇（塔尔梅奇（塔尔梅奇（塔尔梅奇（TalmageTalmage）和菲奇（）和菲奇（）和菲奇（）和菲奇（FitchFitch）19551955年推导出专门用于计算浓密机年推导出专门用于计算浓密机年推导出专门用于计算浓密机年推导出专门用于计算浓密机面积的公式，该方法称为面积的公式，该方法称为面积的公式，该方法称为面积的公式，该方法称为T-FT-F法。法。法。法。推导过程如下：设浓密机的底流浓度为推导过程如下：设浓密机的底流浓度为推导过程如下：设浓密机
24、的底流浓度为推导过程如下：设浓密机的底流浓度为MsuMsu，相应的沉积层高度为，相应的沉积层高度为，相应的沉积层高度为，相应的沉积层高度为HuHu，由，由，由，由凯奇第三定律可有凯奇第三定律可有凯奇第三定律可有凯奇第三定律可有MMSXSXHHZ Z=M=MS0S0HH0 0=MsuMsu HuHu(5-6)(5-6)上式全部取倒数，则有上式全部取倒数，则有上式全部取倒数，则有上式全部取倒数，则有 （5-75-7）综合公式（综合公式（综合公式（综合公式（5-35-3）（）（）（）（5-75-7），有），有），有），有 （5-85-8）其中，其中，其中，其中，“-”-”表示固体通量方向向下。表示固
25、体通量方向向下。表示固体通量方向向下。表示固体通量方向向下。浓密机的单位处理量所需沉降面积浓密机的单位处理量所需沉降面积浓密机的单位处理量所需沉降面积浓密机的单位处理量所需沉降面积A Aspsp为为为为 （5-95-9）由于由于由于由于AspAsp是标量，故在式前加是标量，故在式前加是标量，故在式前加是标量，故在式前加“-”-”符号。符号。符号。符号。第五章第五章 沉降分离沉降分离T-FT-F法法法法采用采用采用采用T-FT-F法的具体步骤是法的具体步骤是法的具体步骤是法的具体步骤是1 1）先做任一浓度的该悬浮液的静态先做任一浓度的该悬浮液的静态先做任一浓度的该悬浮液的静态先做任一浓度的该悬浮
26、液的静态沉降试验，根据试验数据作出静态沉降试验，根据试验数据作出静态沉降试验，根据试验数据作出静态沉降试验，根据试验数据作出静态沉降曲线，如图沉降曲线，如图沉降曲线，如图沉降曲线，如图5-35-3所示。所示。所示。所示。2 2）从曲线找到压缩点从曲线找到压缩点从曲线找到压缩点从曲线找到压缩点P P（一般通过（一般通过（一般通过（一般通过直接观察或作对数曲线图）。直接观察或作对数曲线图）。直接观察或作对数曲线图）。直接观察或作对数曲线图）。3 3）过压缩点过压缩点过压缩点过压缩点P P作曲线的切线。作曲线的切线。作曲线的切线。作曲线的切线。假设要求浓密机底流浓度为假设要求浓密机底流浓度为假设要求
27、浓密机底流浓度为假设要求浓密机底流浓度为MsuMsu，可，可，可，可根据式（根据式（根据式（根据式（5-65-6）计算出）计算出）计算出）计算出HuHu值，在沉降值，在沉降值，在沉降值，在沉降曲线上作直线曲线上作直线曲线上作直线曲线上作直线H=H=HuHu，与过压缩点，与过压缩点，与过压缩点，与过压缩点P P切线交于切线交于切线交于切线交于M(tM(tu u,H,Hu u)，便可根据式（，便可根据式（，便可根据式（，便可根据式（5-5-9 9）及浓密机的生产能力，计算浓密）及浓密机的生产能力，计算浓密）及浓密机的生产能力，计算浓密）及浓密机的生产能力，计算浓密机的面积。机的面积。机的面积。机的
28、面积。第五章第五章 沉降分离沉降分离和和C-C法相比，法相比，T-F法的法的优点优点是只需要做一次静态沉降试验，根据沉是只需要做一次静态沉降试验，根据沉降曲线，就可以求出降曲线，就可以求出Asp值。值。缺点缺点是常常低估浓密机的处理能力，在是常常低估浓密机的处理能力，在实际设计中造成基建投资增加；并且当压缩点实际设计中造成基建投资增加；并且当压缩点P不明显时难以应用。不明显时难以应用。奥特曼（奥特曼（奥特曼（奥特曼（oltmannoltmann）法）法）法）法针对针对针对针对T-FT-F法的缺点，奥特曼对此法的缺点，奥特曼对此法的缺点，奥特曼对此法的缺点，奥特曼对此作了改进，即取沉降曲线上直线
29、作了改进，即取沉降曲线上直线作了改进，即取沉降曲线上直线作了改进，即取沉降曲线上直线HH0 0P P与底流浓度线与底流浓度线与底流浓度线与底流浓度线H=H=HuHu的交点的交点的交点的交点N N的横坐标的横坐标的横坐标的横坐标 作为浓缩时间（如作为浓缩时间（如作为浓缩时间（如作为浓缩时间（如图图图图5-35-3所示）。计算时将（所示）。计算时将（所示）。计算时将（所示）。计算时将（5-95-9）中的中的中的中的t tu u以以以以 代替即可。代替即可。代替即可。代替即可。第五章第五章 沉降分离沉降分离奥特曼（奥特曼（oltmann）法会高估浓密机的处理能力，因而计算出）法会高估浓密机的处理能力
30、，因而计算出的浓密机面积偏小，要乘以一个大于的浓密机面积偏小，要乘以一个大于1的安全系数修正。的安全系数修正。5.1.3 5.1.3 浓密机参数的计算浓密机参数的计算浓密机参数的计算浓密机参数的计算5.1.3.1 5.1.3.1 浓密机深度浓密机深度浓密机深度浓密机深度HH的计算的计算的计算的计算耙式浓密机深度耙式浓密机深度耙式浓密机深度耙式浓密机深度HH等于等于等于等于H=HH=H1 1+H+H2 2+H+H3 3+H+H4 4 （5-195-19）其中其中其中其中HH1 1澄清区高度，澄清区高度，澄清区高度，澄清区高度，mm；HH2 2自由沉降区高度，自由沉降区高度，自由沉降区高度，自由沉
31、降区高度，mm；HH3 3压压压压缩区高度，缩区高度，缩区高度，缩区高度，mm；HH4 4浓缩物区高度，浓缩物区高度，浓缩物区高度，浓缩物区高度，m;m;过渡区高度通常不单独考虑。过渡区高度通常不单独考虑。过渡区高度通常不单独考虑。过渡区高度通常不单独考虑。一般，澄清区高度在一般，澄清区高度在一般，澄清区高度在一般，澄清区高度在0.50.50.8m0.8m，自由沉降区高度，自由沉降区高度，自由沉降区高度，自由沉降区高度0.30.30.6m0.6m。HH3 3=sl sl t t3 3=(1+R)=(1+R)t t3 3/(/(sl slA Aspsp)(5-21)(5-21)HH4 4=Dta
32、nDtan 1/2 1/2 (5-22)(5-22)一般情况下，不需要计算浓密机深度，因为浓密机深度一般情况下，不需要计算浓密机深度，因为浓密机深度一般情况下，不需要计算浓密机深度，因为浓密机深度一般情况下，不需要计算浓密机深度，因为浓密机深度都已经有定型系列。通过公式计算深度都已经有定型系列。通过公式计算深度都已经有定型系列。通过公式计算深度都已经有定型系列。通过公式计算深度HH可以作为复核检可以作为复核检可以作为复核检可以作为复核检验的依据。验的依据。验的依据。验的依据。第五章第五章 沉降分离沉降分离课堂作业：课堂作业：课堂作业：课堂作业：下图为某浓密机中料浆的沉降模型曲线，浓密机的底流口
33、排出浓缩下图为某浓密机中料浆的沉降模型曲线，浓密机的底流口排出浓缩下图为某浓密机中料浆的沉降模型曲线，浓密机的底流口排出浓缩下图为某浓密机中料浆的沉降模型曲线，浓密机的底流口排出浓缩料浆的体积为料浆的体积为料浆的体积为料浆的体积为10m10m3 3时，其中的固体质量为时，其中的固体质量为时，其中的固体质量为时，其中的固体质量为150kg150kg，浓缩料浆在压缩区，浓缩料浆在压缩区，浓缩料浆在压缩区，浓缩料浆在压缩区内的密度为内的密度为内的密度为内的密度为2500kg/m2500kg/m3 3，澄清区高度为，澄清区高度为，澄清区高度为，澄清区高度为0.6m0.6m，浓密机的比单位面积为，浓密机
34、的比单位面积为，浓密机的比单位面积为，浓密机的比单位面积为3.14m3.14m2 2，直径为，直径为，直径为，直径为2m2m，锥底倾角，锥底倾角，锥底倾角，锥底倾角3030，求浓密机的深度。（，求浓密机的深度。（，求浓密机的深度。（，求浓密机的深度。（1010分）分）分）分）第五章第五章 沉降分离沉降分离解：浓密机深度解：浓密机深度解：浓密机深度解：浓密机深度H=HH=H1 1+H+H2 2+H+H3 3+H+H4 4 (1 (1分分分分)已知：已知：已知：已知：HH1 1=0.6m=0.6m；=2500kg/m=2500kg/m3 3；Asp=3.14mAsp=3.14m2 2；D=2mD=
35、2m；=30=30；由图中可知由图中可知由图中可知由图中可知HH2 2=0.6m=0.6m；t tU U=120s=120s；t tP P=70s=70s；(2(2分分分分)根据料浆的体积为根据料浆的体积为根据料浆的体积为根据料浆的体积为10m10m3 3时，其中的固体质量为时，其中的固体质量为时，其中的固体质量为时，其中的固体质量为150kg150kg，浓，浓，浓，浓缩料浆在压缩区内的密度为缩料浆在压缩区内的密度为缩料浆在压缩区内的密度为缩料浆在压缩区内的密度为2500kg/m2500kg/m3 3；可以得出料浆的；可以得出料浆的；可以得出料浆的；可以得出料浆的液固比液固比液固比液固比R=R
36、=（102500-150102500-150）/150=166/150=166；(2(2分分分分)t t3 3=t tU U-t tP P=50s=50s；(1(1分分分分)所以所以所以所以HH3 3=(1+R)=(1+R)t t3 3/(/(Asp)=Asp)=（1+1661+166）50/50/（25003.1425003.14）=1.064m=1.064m；(2(2分分分分)HH4 4=Dtan1/2=2tan301/2=0.577m=Dtan1/2=2tan301/2=0.577m；(1(1分分分分)故故故故H=HH=H1 1+H+H2 2+H+H3 3+H+H4 4=0.6+0.6+
37、1.064+0.577=2.841m=0.6+0.6+1.064+0.577=2.841m。(1(1分分分分)第五章第五章 沉降分离沉降分离HH3 3=sL=sLt t3 3=(=(VspVsp/Asp)/Asp)t t3 3=(10/150)=(10/150)50/3.14=50/3.14=1.064m;1.064m;(2(2分分分分)5.1.3.2 5.1.3.2 浓密机面积的计算浓密机面积的计算浓密机面积的计算浓密机面积的计算主要有以下两种方法：主要有以下两种方法：主要有以下两种方法：主要有以下两种方法：1 1）按浓密机的单位面积处理量按浓密机的单位面积处理量按浓密机的单位面积处理量按浓
38、密机的单位面积处理量q q计算浓缩作业所需要的计算浓缩作业所需要的计算浓缩作业所需要的计算浓缩作业所需要的总面积总面积总面积总面积A A（mm2 2）（5-235-23）其中其中其中其中GGF F为给入浓密机的固体量，为给入浓密机的固体量，为给入浓密机的固体量，为给入浓密机的固体量，t/dt/d；q q为浓密机的单位面为浓密机的单位面为浓密机的单位面为浓密机的单位面积处理量，积处理量，积处理量，积处理量，t/t/（mm2 2dd）。）。）。）。浓密机的单位面积处理量浓密机的单位面积处理量浓密机的单位面积处理量浓密机的单位面积处理量q q，一般根据试验或半工业试验，一般根据试验或半工业试验，一般
39、根据试验或半工业试验，一般根据试验或半工业试验来选定，或参考类似生产指标。见来选定，或参考类似生产指标。见来选定，或参考类似生产指标。见来选定，或参考类似生产指标。见P204P204表表表表5-15-1。得出总面积后，根据下式得出总面积后，根据下式得出总面积后，根据下式得出总面积后，根据下式D=1.13AD=1.13A1/21/2 (5-24)(5-24)计算浓密机直径计算浓密机直径计算浓密机直径计算浓密机直径D D。第五章第五章 沉降分离沉降分离5.1.3.2 5.1.3.2 浓密机面积的计算浓密机面积的计算浓密机面积的计算浓密机面积的计算2 2）按溢流中最大颗粒的沉降速度计算浓密机浓缩作业
40、需要的总面积按溢流中最大颗粒的沉降速度计算浓密机浓缩作业需要的总面积按溢流中最大颗粒的沉降速度计算浓密机浓缩作业需要的总面积按溢流中最大颗粒的沉降速度计算浓密机浓缩作业需要的总面积A A。（5-255-25）计算浓密机面积后，再计算浓密机直径，根据式（计算浓密机面积后，再计算浓密机直径，根据式（计算浓密机面积后，再计算浓密机直径，根据式（计算浓密机面积后，再计算浓密机直径，根据式（5-245-24）。）。）。）。通常还需要计算浓密机上升水流速度通常还需要计算浓密机上升水流速度通常还需要计算浓密机上升水流速度通常还需要计算浓密机上升水流速度u u，u=Vu=V0 0/A /A （5-275-27
41、）第五章第五章 沉降分离沉降分离5.2 5.2 沉降设备的分类沉降设备的分类沉降设备的分类沉降设备的分类根据不同形式可以分为多种。根据不同形式可以分为多种。根据不同形式可以分为多种。根据不同形式可以分为多种。按设备操作形式分类：间歇式和连续式；按设备操作形式分类：间歇式和连续式；按设备操作形式分类：间歇式和连续式；按设备操作形式分类：间歇式和连续式；按悬浮液流动方向分类：平流式、辐流式和竖流式；在后面按悬浮液流动方向分类：平流式、辐流式和竖流式；在后面按悬浮液流动方向分类：平流式、辐流式和竖流式；在后面按悬浮液流动方向分类：平流式、辐流式和竖流式；在后面5.35.3节有节有节有节有详细介绍。详
42、细介绍。详细介绍。详细介绍。按工作原理及操作方式分类：闭式、开式、连接式和平衡式；按工作原理及操作方式分类：闭式、开式、连接式和平衡式；按工作原理及操作方式分类：闭式、开式、连接式和平衡式；按工作原理及操作方式分类：闭式、开式、连接式和平衡式；按刮泥机构传动形式分类：中心传动沉降槽和周边传动沉降槽。按刮泥机构传动形式分类：中心传动沉降槽和周边传动沉降槽。按刮泥机构传动形式分类：中心传动沉降槽和周边传动沉降槽。按刮泥机构传动形式分类：中心传动沉降槽和周边传动沉降槽。第五章第五章 沉降分离沉降分离5.2 5.2 沉降设备的分类沉降设备的分类沉降设备的分类沉降设备的分类按工作原理及操作方式分类：闭式
43、、开式、连接式和平衡式；按工作原理及操作方式分类：闭式、开式、连接式和平衡式；按工作原理及操作方式分类：闭式、开式、连接式和平衡式；按工作原理及操作方式分类：闭式、开式、连接式和平衡式；第五章第五章 沉降分离沉降分离1）闭式：各层间完全）闭式：各层间完全密封；密封；多进多出多进多出。2）开式：各层间通过）开式：各层间通过中心孔口连通；中心孔口连通；单进单进单出单出。3）连接式：中心孔处）连接式：中心孔处设置下料套管；设置下料套管；单进单进多出多出。4）平衡式：各层间下）平衡式：各层间下渣管向下延伸；渣管向下延伸；多进多进单出单出。5.3 5.3 连续沉降设备的性能与实践连续沉降设备的性能与实践
44、连续沉降设备的性能与实践连续沉降设备的性能与实践5.3.1 5.3.1 平流平流平流平流沉降槽沉降槽沉降槽沉降槽第五章第五章 沉降分离沉降分离工作时，悬浮液由左边给入，在悬浮液由左向右运动的过程中，固体颗粒逐工作时，悬浮液由左边给入，在悬浮液由左向右运动的过程中，固体颗粒逐渐沉入槽底，澄清水以溢流的形式从右边经堰口排出。渐沉入槽底，澄清水以溢流的形式从右边经堰口排出。对于图对于图5-10中，槽底的沉渣在刮板的缓慢推动下向左送入积泥斗；中，槽底的沉渣在刮板的缓慢推动下向左送入积泥斗；对于图对于图5-11中，沉渣分别汇集至底部的多个积泥斗。中，沉渣分别汇集至底部的多个积泥斗。开启排泥管的闸阀后，在
45、静水压力（开启排泥管的闸阀后，在静水压力（0.0150.02MPa）的作用下，积泥斗中）的作用下，积泥斗中的沉渣由排泥管排出。的沉渣由排泥管排出。5.3.2 5.3.2 竖流竖流竖流竖流沉降槽沉降槽沉降槽沉降槽结构见图结构见图结构见图结构见图5-125-12。第五章第五章 沉降分离沉降分离工作时，悬浮液由中心工作时，悬浮液由中心管给入，液流缓慢向上管给入，液流缓慢向上运动，固体颗粒沉入槽运动，固体颗粒沉入槽底，由排泥管排出。底，由排泥管排出。为保证竖流，槽径与槽为保证竖流，槽径与槽的澄清区深度的比值不的澄清区深度的比值不大于大于2。5.3.3 5.3.3 辐流辐流辐流辐流沉降槽沉降槽沉降槽沉降
46、槽辐流沉降槽可分为：悬挂式中心传动单层、悬挂式中心传动多层、辐流沉降槽可分为：悬挂式中心传动单层、悬挂式中心传动多层、辐流沉降槽可分为：悬挂式中心传动单层、悬挂式中心传动多层、辐流沉降槽可分为：悬挂式中心传动单层、悬挂式中心传动多层、垂架式中心传动单层、周边传动等。下面以垂架式中心传动单层辐垂架式中心传动单层、周边传动等。下面以垂架式中心传动单层辐垂架式中心传动单层、周边传动等。下面以垂架式中心传动单层辐垂架式中心传动单层、周边传动等。下面以垂架式中心传动单层辐流沉降槽为例。流沉降槽为例。流沉降槽为例。流沉降槽为例。5.3.3.1 5.3.3.1 垂架式中心传动单层辐流沉降槽垂架式中心传动单层
47、辐流沉降槽垂架式中心传动单层辐流沉降槽垂架式中心传动单层辐流沉降槽结构见图结构见图结构见图结构见图5-135-13。第五章第五章 沉降分离沉降分离辐流沉降槽可以从上部、侧部辐流沉降槽可以从上部、侧部或下部进行给料，悬浮液进入或下部进行给料，悬浮液进入中心管后，在穿孔挡板的作用中心管后，在穿孔挡板的作用下，均匀地沿辐射方向流向槽下，均匀地沿辐射方向流向槽的四周，在流动过程中，澄清的四周，在流动过程中，澄清液上升，固体颗粒下沉，经底液上升，固体颗粒下沉，经底部刮泥装置汇集至泥斗排出。部刮泥装置汇集至泥斗排出。一般，为了避免水的径向流速一般，为了避免水的径向流速过高造成短路而影响沉降效率，过高造成短
48、路而影响沉降效率，需要在进水管处加设导流筒，需要在进水管处加设导流筒，在中心管外周加设扩散筒，扩在中心管外周加设扩散筒，扩散筒的结构见图散筒的结构见图5-14。5.3.3.1 5.3.3.1 垂架式中心传动单层辐流沉降槽垂架式中心传动单层辐流沉降槽垂架式中心传动单层辐流沉降槽垂架式中心传动单层辐流沉降槽第五章第五章 沉降分离沉降分离扩散筒的结构见图扩散筒的结构见图5-14。一般，为了避免水的径向流速过高造成短路而影响沉降效率，需要在进水一般，为了避免水的径向流速过高造成短路而影响沉降效率，需要在进水管处加设导流筒，在中心管外周加设扩散筒，使出水在导流筒内先形成水管处加设导流筒，在中心管外周加设
49、扩散筒，使出水在导流筒内先形成水平切向流，然后变成缓慢下降的旋流。平切向流，然后变成缓慢下降的旋流。5.3.3.1 5.3.3.1 垂架式中心传动单层辐流沉降槽垂架式中心传动单层辐流沉降槽垂架式中心传动单层辐流沉降槽垂架式中心传动单层辐流沉降槽第五章第五章 沉降分离沉降分离5.3.3.1 5.3.3.1 垂架式中心传动单层辐流沉降槽垂架式中心传动单层辐流沉降槽垂架式中心传动单层辐流沉降槽垂架式中心传动单层辐流沉降槽第五章第五章 沉降分离沉降分离5.3.3.1 5.3.3.1 垂架式中心传动单层辐流沉降槽垂架式中心传动单层辐流沉降槽垂架式中心传动单层辐流沉降槽垂架式中心传动单层辐流沉降槽第五章第
50、五章 沉降分离沉降分离5.4 5.4 新型高效沉降设备的性能与实践新型高效沉降设备的性能与实践新型高效沉降设备的性能与实践新型高效沉降设备的性能与实践新型高效沉降设备主要是采用絮凝技术使微细粒物料形成粗大的球新型高效沉降设备主要是采用絮凝技术使微细粒物料形成粗大的球新型高效沉降设备主要是采用絮凝技术使微细粒物料形成粗大的球新型高效沉降设备主要是采用絮凝技术使微细粒物料形成粗大的球形絮团，提高生产率；或采用倾斜板或倾斜管，增加设备的沉降面形絮团，提高生产率；或采用倾斜板或倾斜管，增加设备的沉降面形絮团，提高生产率；或采用倾斜板或倾斜管，增加设备的沉降面形絮团，提高生产率；或采用倾斜板或倾斜管，增