第14讲重力沉降PPT学习教案

1、会计学1第第14讲重力沉降讲重力沉降第第1414讲讲 第三章第三章 非均相物系的分离和固体流态化非均相物系的分离和固体流态化教学内容：教学内容：重力沉降重力沉降教学目的：教学目的：掌握重力沉降过程的基本原理、了解掌握重力沉降过程的基本原理、了解 典型设备（降尘室、沉降槽等）的结典型设备（降尘室、沉降槽等）的结 构特征、能够根据生产工艺的要求，构特征、能够根据生产工艺的要求， 完成降尘室的设计。完成降尘室的设计。教学重点：教学重点：重力沉降速度的计算重力沉降速度的计算。教学难点：教学难点：降尘室的设计。降尘室的设计。第1页/共27页3.1 概述概述特点：物系内部各处均匀且无相界面，即体系内只有一

2、个相。特点：物系内部各处均匀且无相界面，即体系内只有一个相。分离方法：蒸馏、吸收等。分离方法：蒸馏、吸收等。1.1.均相混合物均相混合物2.2.非均相混合物非均相混合物特点：体系内包含一个以上的相，且相界面两侧物料性质不同。特点：体系内包含一个以上的相，且相界面两侧物料性质不同。 分散相与连续相分散相与连续相a a、在非均相物系中，处于分散状态的物质称为分散相或分散物质。、在非均相物系中，处于分散状态的物质称为分散相或分散物质。b b、包围着分散物质而处于连续状态的流体称为连续相或连续介质、包围着分散物质而处于连续状态的流体称为连续相或连续介质。混合物的分类混合物的分类由具有不同物理性质的分散

3、物质和连续介质所组成的物系。由具有不同物理性质的分散物质和连续介质所组成的物系。第2页/共27页分离方法：机械分离方法。分离方法：机械分离方法。常用单元操作有：重力沉降、离心常用单元操作有：重力沉降、离心沉降沉降、过滤等。、过滤等。应用：应用： a a、收集分散物质。、收集分散物质。 b b、净化连续介质。、净化连续介质。 c c、环境保护与生产安全。、环境保护与生产安全。分类：分类：（1 1）气态非均相物系）气态非均相物系( (气气固、气固、气液），如含尘气体、含雾气体。液），如含尘气体、含雾气体。（2 2）液态非均相物系）液态非均相物系( (液液液、液液、液固），固）， 如悬浮液、乳浊液及

4、泡沫液等。如悬浮液、乳浊液及泡沫液等。第3页/共27页3V=6d体积体积：2Sd表面积表面积：2366SdVdd比表面积比表面积：1.1.球形颗粒球形颗粒 球形颗粒的尺寸由直径球形颗粒的尺寸由直径d d确定。其他参数均可确定。其他参数均可表示为表示为d d的函数的函数3.2.1 3.2.1 颗粒的特性颗粒的特性第4页/共27页2 2、非球形颗粒、非球形颗粒3366ppeeVVdd体积当量直径体积当量直径d de e： 形状系数：形状系数：spSS又称又称球形度球形度，表征颗粒的形状与球形的差异程度。表征颗粒的形状与球形的差异程度。非球形颗粒可用当量直径及形状系数来表示其特性。非球形颗粒可用当量

5、直径及形状系数来表示其特性。6/ppsepSadV36peVd2/psesSSd体积：体积：表面积：表面积：比表面积：比表面积：相当于球形颗粒表面积相当于球形颗粒表面积2ed颗粒实际表面积颗粒实际表面积第5页/共27页3.3 3.3 重力沉降重力沉降 在重力场中，利用连续相与分散相的密度差异，使之发生相对运动而实现非均相混合物分离的操作过程，称为重力沉降。在重力场中，利用连续相与分散相的密度差异，使之发生相对运动而实现非均相混合物分离的操作过程，称为重力沉降。1. 1. 沉降速度沉降速度球形颗粒的自由沉降球形颗粒的自由沉降 单颗粒（或充分分散、互不干扰的颗粒群）在流体中借助于重力而产生沉降，称

6、自由沉降。单颗粒（或充分分散、互不干扰的颗粒群）在流体中借助于重力而产生沉降，称自由沉降。duFmd0F a a、加速运动阶段：、加速运动阶段： b b、等速运动、等速运动：静止流体中颗粒的沉降过程静止流体中颗粒的沉降过程第6页/共27页沉降颗粒的受力情况沉降颗粒的受力情况重力沉降速度重力沉降速度ut：如图示。：如图示。球形颗粒：球形颗粒：s s，d d。流体密度为。流体密度为重力重力：36gsFdg36bFdg222242duduFA浮力：浮力：阻力：阻力：223()4264 ()3tsstuddgdgu0F 匀速段匀速段：重力沉降速度重力沉降速度第7页/共27页2. 阻力系数阻力系数：Re

7、 ,ttssduff图图3-2 3-2 ReRet t关系曲线关系曲线第8页/共27页Ret的关系式：的关系式： 24Ret0.618.5Ret2()18stdgu0.6()0.27Resttdgu()1.74stdgu(1) 层流区或（层流区或（Stokes)阻力区，阻力区，10-4Ret1：(2) 过渡区或艾仑区，过渡区或艾仑区，1 Ret 103： (1) 层流区：层流区： (2) 过渡区：过渡区： (3) 湍流区湍流区 (3) 湍流区或牛顿区，湍流区或牛顿区，103 Ret 2105 ： =0.44对应各区沉降速度对应各区沉降速度ut的计算公式如下：的计算公式如下：Stokes公式公式

8、Allen公式公式Newton公式公式第9页/共27页3. 影响沉降速度的因素影响沉降速度的因素B、干扰沉降：、干扰沉降： 若上述条件不能成立，则为干扰沉降，此时，沉降速度较自由沉降时小。若上述条件不能成立，则为干扰沉降，此时，沉降速度较自由沉降时小。A、自由沉降条件：、自由沉降条件：颗粒为球形。颗粒为球形。 颗粒彼此相距甚远，互不干扰（混合物中颗粒的体积百分率不超过颗粒彼此相距甚远，互不干扰（混合物中颗粒的体积百分率不超过0.1）。）。忽略容器壁面对颗粒的滞阻作用（忽略容器壁面对颗粒的滞阻作用（D容器容器100d）。）。 颗粒直径不宜太小，若颗粒直径不宜太小，若d75md75m）或作预处理。

9、）或作预处理。 优点：结构简单，流体阻力小。缺点：体积庞大，分离效率低。优点：结构简单，流体阻力小。缺点：体积庞大，分离效率低。d dminmin临界粒径临界粒径，即降尘室所能全部捕集的最小颗粒直径。，即降尘室所能全部捕集的最小颗粒直径。ssttVVlHHHuuuullbHbl 2min,min18sstdgVublmin1818sssVuHdgblgl第20页/共27页相关计算问题相关计算问题: :1 1、设计型问题：、设计型问题：给定生产任务，即待处理的气体流量给定生产任务，即待处理的气体流量VsVs，并已知有关物性（，并已知有关物性（、s s）及要求全部除去的最小颗粒尺寸）及要求全部除去

10、的最小颗粒尺寸d dminmin，计算所需降尘室面积。，计算所需降尘室面积。2 2、操作型计算：、操作型计算：降尘室底面积一定，可根据物系性质及要求全部除去的最小颗粒尺寸降尘室底面积一定，可根据物系性质及要求全部除去的最小颗粒尺寸d dminmin，核算降尘室的处理能力；或根据物系性质及气体处理量计算能够全部除去的最小颗粒尺寸，核算降尘室的处理能力；或根据物系性质及气体处理量计算能够全部除去的最小颗粒尺寸d dminmin。第21页/共27页例：降尘室空气处理能力的计算例：降尘室空气处理能力的计算 现有一底面积为现有一底面积为2m2m2 2的降尘室，用以处理的降尘室，用以处理2020的常压含尘

11、空气。尘粒密度为的常压含尘空气。尘粒密度为1800kg/m1800kg/m3 3。现需将直径为。现需将直径为25m25m以上的颗粒全部除去，试求：（以上的颗粒全部除去，试求：（1 1）该降尘室的含尘气体处理能力，）该降尘室的含尘气体处理能力，m m3 3/s/s；（；（2 2）若在该降尘室中均匀设置）若在该降尘室中均匀设置9 9块水平隔板，则含尘气体的处理能力为多少块水平隔板，则含尘气体的处理能力为多少m m3 3/s/s？解解：（：（1 1）据题意，由附录查得，）据题意，由附录查得， 2020的常压空气，的常压空气，=1.2kg/m=1.2kg/m3 3，=1.81=1.811010-5-5

12、PaPaS S设设100%100%除去的最小颗粒沉降处于斯托克斯区，则其沉降速度为：除去的最小颗粒沉降处于斯托克斯区，则其沉降速度为：262min525 101800 1.29.81()0.034/1818 1.81 10stdgum s第22页/共27页校核：校核：6min525 100.034 1.2Re0.05611.81 10ttdu32 0.0340.068/stVA ums底假设成立。气体处理量为：假设成立。气体处理量为：（2 2）当均匀设置）当均匀设置n n块水平隔板时，实际降尘面积为块水平隔板时，实际降尘面积为(n+1)A(n+1)A底底，所以，气体处理量为：，所以，气体处理量为：3(1)10 2 0.0340.68/stVnA ums 底可见：采用多层降尘室，其生产能力可提高至原来的可见：采用多层降尘室，其生产能力可提高至原来的(n+1)(n+1)倍。倍。第23页/共27页二、沉降槽二、沉降槽第24页/共27页三、分级