空气中颗粒物沉降估算法ppt课件

1、 目的：流体与固体颗粒分离 原理：利用颗粒与流体之间的密度差， 将固体颗粒从流体中分离出来。 常用方法： (1) 重力沉降(分离较大的颗粒） 例：选矿 3.4 沉沉 降降(2) 离心沉降离心沉降 (分离尺寸小的颗粒）分离尺寸小的颗粒） 例：气体除尘例：气体除尘 3.4.1 重力沉降速度的计算重力沉降速度的计算 (1)球形颗粒的自由沉降球形颗粒的自由沉降 自由沉降：容器壁和其它颗粒不影响沉降速度；自由沉降：容器壁和其它颗粒不影响沉降速度； 干扰沉降：实际颗粒的沉降。干扰沉降：实际颗粒的沉降。 匀速阶段受力分析：匀速阶段受力分析：s设：022uAmgmgFPs合sPstAmgu)(2)(速度：终端

2、沉降 颗粒受力分析FeFDFb其它条件相同时，小颗粒后沉降。3)(4sstgdu球形颗粒： 影响沉降速度的因素tsud，则tu，则tsu，则其它条件相同时，密度大的颗粒先沉降。球形颗粒的沉降速度球形颗粒的沉降速度,42sPdA因为：ssdm36其它条件相同时，颗粒在空气较在水中易沉降。 颗粒直径 流体密度 颗粒密度 18)()(2gduStokessst公式：斯托克斯 过渡区过渡区 6 . 05 .1810001epepRR，6 . 0)(27. 0:)(epsstgRduAllen公式阿伦44. 010210005，epRgduNewtonsst)(74. 1)(公式：牛顿 沉降速度计算沉降

3、速度计算epepRR241， 湍流区湍流区 层流区层流区问题：沉降速度问题：沉降速度utut未知，如何判断流型？未知，如何判断流型？解决方法：试差法解决方法：试差法 或或 判据法避免试差）判据法避免试差）判据法：判据法：18)()(2gduStokessst公式：斯托克斯将上式代入Rep中，得到：23)(181sstepgdduRkRep181则：312)(gdkss令：采用斯托克斯公式层流区：26 . 2k采用阿伦公式过渡区：1 .6062.2 k采用牛顿公式湍流区：23641.60 k令1epR那么62. 2k(2) 非球形颗粒的沉降速度非球形颗粒的沉降速度球非球球非球,ttuu处理方法：

4、可先假定为颗粒球形，然后校正。处理方法：可先假定为颗粒球形，然后校正。同样条件下因此ReP 颗粒球形度对沉降速度的影响ut非球形）/ ut球形）(3) 不均匀颗粒的沉降速度不均匀颗粒的沉降速度粒径不同时，大颗粒沉降速度快，小颗粒沉降速度慢。粒径不同时，大颗粒沉降速度快，小颗粒沉降速度慢。除去所有颗粒，应以最小颗粒直径计算除去所有颗粒，应以最小颗粒直径计算ut ut 。 颗粒分级时，以不同粒度，分别进行计算ut 。(4) 影响沉降速度的其它因素影响沉降速度的其它因素 干扰沉降-颗粒沉降时彼此影响 颗粒浓度对沉降速度的影响颗粒浓度对沉降速度的影响 大量颗粒沉降，造成流体反向运动大量颗粒沉降，造成流

5、体反向运动attmuuu则：)1(tmaAuuAtmauu1ttmuu因此，tmu，则流体体积分率反向运动速度： 阐明：阐明： 流体表观物性的影响流体表观物性的影响 颗粒存在，改变了流体的表观密度和表观粘度。颗粒存在，改变了流体的表观密度和表观粘度。表观粘度：表观粘度：m)1 (82. 1101校正因子：表观密度：表观密度：sm)1 (tmtmmuu 、求 液滴或气泡变形液滴或气泡变形 液滴或气泡受曳力变形，影响计算准确性液滴或气泡受曳力变形，影响计算准确性。 流体分子运动的影响流体分子运动的影响 颗粒直径小于颗粒直径小于 23 m 以下时，抑制重力沉降。以下时，抑制重力沉降。计算干扰沉降速度

6、：计算干扰沉降速度： 壁效应和端效应壁效应和端效应01. 0Ddp时, 器壁有影响 3.4.2 重力沉降设备重力沉降设备 (1) 降尘室降尘室 结构及工作原理结构及工作原理 入口截面：矩形入口截面：矩形 LbAHbSubHqV随气体的水平流速u；颗粒沉降速度ut。降尘室底面积：降尘室底面积：含尘气体积流量：含尘气体积流量：含尘气流通截面积：含尘气流通截面积：颗粒运动速度分解：颗粒运动速度分解：集尘斗气体入口气体出口降尘室含尘气体净化气体颗粒降尘室操作示意图颗粒的停留时间颗粒的停留时间 颗粒的沉降时间颗粒的沉降时间ttuHVqLHbuLt沉降时间停留时间tuHuL即：tVbLuq 由分离条件得：

7、 颗粒分离颗粒分离(沉降沉降)条件条件 生产能力生产能力 (可处理的尘气体积流量可处理的尘气体积流量q V)阐明：生产能力由底面积、沉降速度决定，与降尘室高度无关，阐明：生产能力由底面积、沉降速度决定，与降尘室高度无关， 多用扁平形状或多层降尘室多用扁平形状或多层降尘室(层高层高40-100mm)utu含尘气体净化气体气体速度的选取：气体速度的选取： 区）（多为一般，Stokessmu/3smu/5 . 1易扬粉尘时，阐明：设计时，以所需分离的最小颗粒为基准阐明：设计时，以所需分离的最小颗粒为基准适合于分离直径在适合于分离直径在75m75m以上的粗粒，一般作预除尘用以上的粗粒，一般作预除尘用

8、多层降沉室清洁气流含尘气流挡板隔板(2) 沉降槽增稠器）沉降槽增稠器） 利用重力沉降分离悬浮液的设备。利用重力沉降分离悬浮液的设备。分类：间歇式和连续式分类：间歇式和连续式沉降过程：沉降过程： 第一阶段：沉降槽上部，颗粒浓度低，近似自由沉降；第一阶段：沉降槽上部，颗粒浓度低，近似自由沉降；第二阶段：沉降槽下部，颗粒浓度大，属于干扰沉降。第二阶段：沉降槽下部，颗粒浓度大，属于干扰沉降。沉降速度：通常由实验来确定。沉降速度：通常由实验来确定。 计算沉降槽的截面积计算沉降槽的截面积 假定颗粒全从沉降槽底部排出，则该截面上流体向上流动速度为：AXXquwm)(若该截面处固体颗粒的沉降速度为utm，则应

9、使u utm，于是得沉降槽的最小截面积为：tmwmuXXqA)(留意：留意：A A的数值应在进料与底流之间的整个范围内进行计算，的数值应在进料与底流之间的整个范围内进行计算，选出其中的最大值，再乘以适当的安全系数，作沉降槽的横选出其中的最大值，再乘以适当的安全系数，作沉降槽的横截面积。截面积。 计算沉降槽的高度计算沉降槽的高度沉降槽的总高度沉降槽的总高度= =压紧区高度压紧区高度+ +其它区域的高度其它区域的高度(12m)(12m)压紧区高度：依据压紧时间来决定，压紧时间一般由间歇试验压紧区高度：依据压紧时间来决定，压紧时间一般由间歇试验 来确定。来确定。 压紧区高度计算式为： )1 (0Wm

10、XAqhSS留意：按上式计算出的压紧区高度，通常需附加留意：按上式计算出的压紧区高度，通常需附加75%75%的安全量。的安全量。 3.4.3 离心沉降速度的计算离心沉降速度的计算(1) 离心沉降速度离心沉降速度 计算方法：同重力场，重力计算方法：同重力场，重力离心力；离心力； 离心沉降速度离心沉降速度ur：随颗粒旋转半径：随颗粒旋转半径 r 变化变化 。 rdussr)(4对球形颗粒：sPsrAmru)(2通式：层流层流Stokes 区：区：18)(22rdussrrudussr18)(22或：(2) 衡量离心分离性能的指标衡量离心分离性能的指标 离心分离因数离心分离因数:gaKrCrgugr

11、22阐明阐明: 评价离心分离设备的重要指标评价离心分离设备的重要指标 KC越大，分离效能越高。越大，分离效能越高。 3.4.4 离心沉降设备离心沉降设备工业上应用的两种型式：旋流器和离心沉降机。旋流器：设备静止，流体旋转运动；旋流器：设备静止，流体旋转运动；离心沉降机：设备本身和液体一起旋转。离心沉降机：设备本身和液体一起旋转。 (1) (1) 旋风分离器旋风分离器基本结构与操作原理基本结构与操作原理 进气口形状：矩形进气口形状：矩形 尺寸：进口管尺寸：进口管A、B； 圆柱筒直径圆柱筒直径D (主要尺寸主要尺寸)； 排气口直径排气口直径D1。进气排气出灰口 旋风分离器示意图B2421DDDBD

12、A标准型旋风分离器尺寸间关系：标准型旋风分离器尺寸间关系： 旋风分离器的性能参数旋风分离器的性能参数 临界粒径临界粒径dc：能够分离出的最小颗粒直径。：能够分离出的最小颗粒直径。假设条件：假设条件： a颗粒与气体在器内等速运动，均为进口气速；颗粒与气体在器内等速运动，均为进口气速； b颗粒沉降时，最大距离是旋风分离器进气口宽度颗粒沉降时，最大距离是旋风分离器进气口宽度B； c颗粒沉降处于颗粒沉降处于stokes 区。区。沉降速度：沉降速度：mscrrudu1822沉降时间：沉降时间： 2218udBruBscmrr设：气体旋转圈数设：气体旋转圈数 N，则气流运行距离，则气流运行距离 Nrm2u

13、Nrm2rscNuBd9临界粒径：53,/2510Nsmu器：对常用形式的旋风分离颗粒分离条件：颗粒分离条件：气体停留时间：气体停留时间： 分离效率：分离效率： %100全部颗粒质量分离出的颗粒质量%100颗粒的总质量直径颗粒质量分离出的直径iiiddiiw（1 1总效率总效率（2 2分级效率分级效率两者关系：两者关系：时，cidd 0i时，cidd 1i按假设情况：时，cidd 0i时，cidd 1i实际情况：旋风分离器的阻力旋风分离器的阻力 是旋风分离器的经济指是旋风分离器的经济指标。标。22up阻力： 分级效率曲线0102030405020406080100粒径 di/m分级效率i/%1

14、01.00.1粒径比 di/ d50分级效率i/%204060100 标准旋风分离器的i与di/ d50曲线的颗粒的直径分割粒径：%50i)0 . 8(1621或标准型：DAB时，进口气速：smu/2510Pap20001000压力降： 常见旋风分离器的形式常见旋风分离器的形式 1进口方式进口方式 切向进口：切向进口方式结构简单，较常用。切向进口：切向进口方式结构简单，较常用。 旋风分离器切向进口B螺旋面进口：结构复杂，设计制造不方便。螺旋面进口：结构复杂，设计制造不方便。 蜗壳形进口：结构简单，减小阻力。蜗壳形进口：结构简单，减小阻力。轴向进口：常用于多管式旋风分离器。轴向进口：常用于多管式

15、旋风分离器。 2常用型式 标准型、CLT/A型、CLP型、扩散式等。标准型：标准型：结构简单、容易制造、处理量大；适用于捕集密度大且颗粒尺寸大的粉尘。标准型旋风分离器CLT/ACLT/A型：具有螺旋面进口，结构与标准型旋风分离器相似；型：具有螺旋面进口，结构与标准型旋风分离器相似；CLPCLP型：蜗壳形进口，分为型：蜗壳形进口，分为A A型和型和B B型；型；扩散式：适用于净化颗粒浓度较高的气体。扩散式：适用于净化颗粒浓度较高的气体。多级旋风分离器(2) 旋液分离器旋液分离器 分离液分离液-固非均相混合物；固非均相混合物； 结构与工作原理与旋风分离器类似；结构与工作原理与旋风分离器类似； 特点：形状细长、直径小、圆锥部分长；特点：形状细长、直径小、圆锥部分长； 优点：结构简单，没有运动部件，体积小、处理量大；优点：结构简单，没有运动部件，体积小、处理量大； 缺陷：产生较大阻力；造成设备严重磨损。缺陷：产生较大阻力；造成设备严重磨损。 1悬浮液入口管2圆筒3锥形筒4第流出口5中心溢流管6溢流出口管(3) 离心沉降机离心沉降机 分离液分离液-固非均相混合物固非均相混合物 特点：转