[物理]第三章 沉降与过滤ppt课件

1、 本章学习要求本章学习要求掌握重力沉降的根本原理和计算，重点掌握重力沉掌握重力沉降的根本原理和计算，重点掌握重力沉降中的球形颗粒的自在沉降、小降中的球形颗粒的自在沉降、小Re范围的沉降计范围的沉降计算、典型设备的构造和特点；算、典型设备的构造和特点；了解并熟习旋风分别器的任务原理、构造特点及其了解并熟习旋风分别器的任务原理、构造特点及其性能参数；性能参数；了解沉降的影响要素及沉降分别计算、旋风分别器了解沉降的影响要素及沉降分别计算、旋风分别器的选型计算的选型计算重点了解过滤的根本操作过程、典型设备的构造特重点了解过滤的根本操作过程、典型设备的构造特点，熟练掌握恒压过滤的操作及计算；点，熟练掌握

2、恒压过滤的操作及计算；了解含尘气体的过滤方法及设备。了解含尘气体的过滤方法及设备。第三章第三章 非均相混合物的分别非均相混合物的分别 概述概述非均相混合物的概念：由物理性质不同的两相物质非均相混合物的概念：由物理性质不同的两相物质组成的物系。组成的物系。 特征：存在相界面、物理性质不同、混合物特征：存在相界面、物理性质不同、混合物 分类：固体非均相混合物分类：固体非均相混合物 气固非均相混合物含气固非均相混合物含尘气体尘气体 气体非均相混合物气体非均相混合物 气液非均相混合物如气液非均相混合物如雾雾 液固非均相混合物悬液固非均相混合物悬浮液浮液 液体非均相混合物液体非均相混合物 液液非均相混合

3、物乳液液非均相混合物乳浊液浊液 液气非均相混合物泡液气非均相混合物泡沫液沫液 根本概念：分散相分散物质：分散形状的物根本概念：分散相分散物质：分散形状的物质质 延续相分散介质：延续形状的物延续相分散介质：延续形状的物质质目的：产品的分别与提纯，回收再利用，环保的需求等目的：产品的分别与提纯，回收再利用，环保的需求等方法：主要的物理分别方法是沉降与过滤方法：主要的物理分别方法是沉降与过滤 沉降的概念：颗粒在外力作用下向指定堆积位置器壁、沉降的概念：颗粒在外力作用下向指定堆积位置器壁、器底或其他外表相对于流体静止或运动运动的过程器底或其他外表相对于流体静止或运动运动的过程 。 沉降的类型：重力沉降

4、、离心沉降和电力沉降沉降的类型：重力沉降、离心沉降和电力沉降 。 过滤的概念：流体在外力作用下相对于固体颗粒床层运动过滤的概念：流体在外力作用下相对于固体颗粒床层运动而实现两相分别的过程而实现两相分别的过程 。 过滤的类型：重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。过滤的类型：重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。22122KAPkAV VVSe自在沉降：颗粒的沉降互不影响的沉降自在沉降：颗粒的沉降互不影响的沉降 。如单一颗粒、体积浓度。如单一颗粒、体积浓度小于小于0.1%的颗粒的沉降。的颗粒的沉降。干扰沉降：颗粒的沉降相互影响的沉降。如体积浓度大于干扰沉降：颗粒的沉降相互影响的沉降。如体积浓

5、度大于0.1%的颗粒的沉降。的颗粒的沉降。kPsK 2 lglg) 1 ( lg 1.1自在自在 沉降速度沉降速度3-1 重力沉降重力沉降 在重力作用下颗粒向地面方向相对于流体的在重力作用下颗粒向地面方向相对于流体的 Fb Fd Fg 颗粒受力分析：以球形颗粒为研讨对象颗粒受力分析：以球形颗粒为研讨对象重力：重力：gdFppg361流体对颗粒的浮力：流体对颗粒的浮力：gdFpb361颗粒运动后流体对颗粒的阻力：颗粒运动后流体对颗粒的阻力： 仿看管内流体流动阻力的计算仿看管内流体流动阻力的计算22uAFPd运动过程运动过程1.1.1沉降速度的概念和球形颗粒自在沉降速度的计算公式沉降速度的概念和球

6、形颗粒自在沉降速度的计算公式(1)概念概念(2)推导推导AVrrLR由动量定理：由动量定理：颗粒在流体内作重力沉降运动的过程将阅历先加速后匀速颗粒在流体内作重力沉降运动的过程将阅历先加速后匀速的运动，其最终的速度称重力沉降速度，且颗粒的加速运的运动，其最终的速度称重力沉降速度，且颗粒的加速运动过程很短，普通情况下不予思索。动过程很短，普通情况下不予思索。024662233tppppudgdgd2,248iiDDDhBh B uuv所 以 Q整理得整理得 0dudt当当 时，时，uut，那么：，那么：计算公式计算公式此即沉降速度计算的此即沉降速度计算的根本公式根本公式(3)阻力系数阻力系数 球形

7、颗粒的阻力系数球形颗粒的阻力系数是颗粒雷诺数是颗粒雷诺数 的函的函数数u是颗粒相对于流体的运动速度，教材是颗粒相对于流体的运动速度，教材P85页的页的与与Re的关系曲线是由球形颗粒球形度的关系曲线是由球形颗粒球形度s1做实验得出的。做实验得出的。ptetd u R2 4e tR(2) 过过渡渡区区：1Re103，此此时时 阻阻力力为为摩摩擦擦阻阻力力和和形形体体阻阻力力之之和和。 v stctc= bu usQL A(3) 湍湍流流区区：103Re2105，此此时时0.44 阻阻力力主主要要为为形形体体阻阻力力。 曲线分三个区：曲线分三个区：0 . 61 8 . 5e tR5 . 5) 108

8、6. 1 () 165. 12600( 165. 1 81. 9 ) 1040() (2 53 623 ppg dAr 将用沉降速度将用沉降速度ut表示的颗粒雷诺数表示的颗粒雷诺数Re代入滞代入滞流区沉降速度公式中：流区沉降速度公式中：tpetudR1212111 .3 11 .3 10 .6 6 5n40 .3 2 820 .1 6 4421 .3 10 .0 8 1 98DmDhDmDBDmHHDmDSm18)(2gduppt 此即滞流区沉降速度计算式，也称斯托克斯此即滞流区沉降速度计算式，也称斯托克斯Stokes公式，用于计算颗粒在流体中作自在公式，用于计算颗粒在流体中作自在沉降运动的滞

9、流沉降速度计算式。沉降运动的滞流沉降速度计算式。 另外，还有艾仑另外，还有艾仑Allen公式和牛顿公式和牛顿Neton公式分别计算自在沉降过程中过渡区和公式分别计算自在沉降过程中过渡区和湍流区的沉降速度。湍流区的沉降速度。piQQQv1 i1v2 i2v1 i1CCC104. 132. 08900749. 0105Re3tptud(4)沉降分别机理沉降分别机理 比较分析颗粒的自在沉降速度计算式可知，比较分析颗粒的自在沉降速度计算式可知，滞流下沉降速度与颗粒和流体的密度差成比例滞流下沉降速度与颗粒和流体的密度差成比例关系，与颗粒的直径成平方关系。其他情况关系，与颗粒的直径成平方关系。其他情况Ut

10、也是随密度差和直径的增大而增大。也是随密度差和直径的增大而增大。 不同密度的颗粒，沉降速度不同；不同粒不同密度的颗粒，沉降速度不同；不同粒径的颗粒，沉降速度也不同。径的颗粒，沉降速度也不同。 这是为什么利用重力沉降能分别非均相混这是为什么利用重力沉降能分别非均相混合物的根本缘由。合物的根本缘由。 1.1.2 ut的计算方法：的计算方法： 试差法试差法假设沉降属于某一流型 计算沉降速度 核算Ret 验证流型 YESutNO无因次判据法无因次判据法 即改用无因次判据即改用无因次判据k来判别沉降的类型，从而来判别沉降的类型，从而 不用试差直接计算出不用试差直接计算出Ut的方法。的方法。无因次判据无因

11、次判据k的定义式；的定义式；3223Re4pprtdgA不同沉降区域不同沉降区域Ar值的范围值的范围:滞流区：滞流区：181810-410-4ArAr1818过渡区：过渡区：1818ArAr3.33.3105105湍流区：湍流区：3.33.3105105ArAr1.321.3210101010计算步骤计算步骤 1计算计算Ar； 2判别沉降类型；判别沉降类型；3选用相选用相应公式计算应公式计算ut。例例32 用无因次判据法求例用无因次判据法求例31的沉降速度。的沉降速度。解：解： 应选用斯托克斯公式计算应选用斯托克斯公式计算ut。结果与例。结果与例31同为：同为：ut0.12m/s182gdup

12、pt 例例3-3现测得不断径为现测得不断径为30m、密度、密度P=3650kg/m3的球形颗的球形颗粒在粒在200C水中的沉降速度是某液体中沉降速度的水中的沉降速度是某液体中沉降速度的2.7倍；又知倍；又知此颗粒在水中的质量为在液体中的此颗粒在水中的质量为在液体中的1.12倍，试求该液体黏度。倍，试求该液体黏度。 解解 此题为球形颗粒在流体中的自在沉降。假设沉降服从斯此题为球形颗粒在流体中的自在沉降。假设沉降服从斯托克斯公式，即托克斯公式，即 1由题意可知由题意可知 ut w /ut l=2.7 2式中，下标式中，下标w,l分别代表水、某液体。分别代表水、某液体。 将式将式1代入式代入式2，得

13、，得 3又由题意可知又由题意可知103. 01011000103 . 11030Re336wwtwptwud7 .2/llpwwpsuuLt1 .32024. 010802即即4将式将式4代入式代入式3得得107 .1031 .323故故 分别检验水和液体的分别检验水和液体的 Ret将知条件代入式将知条件代入式1可算得可算得 utw=1.310-3 m/s那么那么12.1颗粒在液体中的质量颗粒在水中的质量分别由式2和4可得 utl=4.810-4 m/s l=1284 kg/m3那么 Retl=dput l /l=0.00771eqKK2,1截距为直线方程，斜率为 例例3-4在一容器内盛有密度

14、在一容器内盛有密度=890kg/m3、黏度、黏度=0.32Pas的油，油的深度的油，油的深度L=80cm，现将密度为，现将密度为P=2650kg/m3、直径、直径dP=5mm的石英球粒投入容器中，每隔的石英球粒投入容器中，每隔3s投一个，试求投一个，试求 1假设容器内的油是静止的，那么容器内最多有多少个石假设容器内的油是静止的，那么容器内最多有多少个石英球同时向下沉降？英球同时向下沉降？ 2假设容器内的油以假设容器内的油以u=0.05m/s的速度向上运动，那么结的速度向上运动，那么结果又如何？果又如何？ 解解 1当容器内的油静止时，假设沉降过程处在斯托克斯当容器内的油静止时，假设沉降过程处在斯

15、托克斯区，那么区，那么忽略沉降过程的加速段，那么第一个石英球洛到容器底部所需时忽略沉降过程的加速段，那么第一个石英球洛到容器底部所需时间为间为此时容器内共有此时容器内共有 同时向下沉降同时向下沉降()1 . 7 4ppdgutsmgduppt/0749. 032. 01881. 9890265010518232个6 .337 .103应取整数，即为应取整数，即为3个球。个球。 检验检验Ret： 阐明原假设正确，以上计算有效。阐明原假设正确，以上计算有效。 2当油以当油以u=0.05m/s向上运动时，由于颗粒和油的物向上运动时，由于颗粒和油的物性未变，故沉降速度即颗粒和油之间的相对运动速度仍为性

16、未变，故沉降速度即颗粒和油之间的相对运动速度仍为 ut=0.0749 m/s因此石英球的绝对速度为因此石英球的绝对速度为 utu=0.07490.05=0.0249m/s,方方向向下。向向下。 由此可得，第一个石英球落到容器底部所需时间由此可得，第一个石英球落到容器底部所需时间此时容器内共有此时容器内共有向下沉降向下沉降应取整数，即为应取整数，即为10个球。个球。例例3 6采采用用降降尘尘室室除除去去矿矿石石焙焙烧烧炉炉出出口口的的炉炉气气中中含含有有的的粉粉尘尘。 在在操操作作条条件件下下炉炉气气流流量量为为2 5 0 0 0 m3/ h，密密度度为为0 . 6 kg / m3，粘粘度度为为

17、2 1 0- 5Pa s ，其其中中氧氧化化铁铁粉粉尘尘的的密密度度为为4 5 0 0 kg / m3，要要求求全全部部除除掉掉直直径径大大于于1 0 0 m的的粉粉尘尘，试试计计算算： ( 1 ) 所所需需降降尘尘室室的的尺尺寸寸； ( 2 ) 炉炉气气中中直直径径为为6 0 m的的尘尘粒粒能能否否除除掉掉，并并估估算算能能被被除除去去的的百百分分率率； ( 3 ) 用用上上述述计计算算确确定定的的降降尘尘室室，要要求求将将炉炉气气中中直直径径6 0 m的的尘尘粒粒完完全全除除掉掉，降降尘尘室室最最少少应应隔隔成成几几层层？ （4 ）要要求求完完全全除除掉掉的的最最小小颗颗粒粒的的直直径径为

18、为6 0 m， （3 ）中中降降尘尘室室的的层层数数增增加加一一倍倍，生生产产能能力力如如何何变变化化。 Pawl31041. 241. 2sLt7 .100749. 010802 例例3-5如下图，水自下而上流过设备，以分别两种粒径一样如下图，水自下而上流过设备，以分别两种粒径一样的细粉。颗粒直径均为的细粉。颗粒直径均为dp=100m , 两种颗粒的密度分别为两种颗粒的密度分别为2650kg/m3及及2850kg/m3，水的密度为，水的密度为1000kg/m3，黏度为，黏度为1cP。试。试问水在管中的流速控制在什么范围内才干使两种颗粒完全分开？问水在管中的流速控制在什么范围内才干使两种颗粒完

19、全分开？ 解当水流向上的流速大于颗粒向下的沉降速度时，颗粒将被解当水流向上的流速大于颗粒向下的沉降速度时，颗粒将被水流带出，反之颗粒那么向下沉降。因此要使两种颗粒完全分开，水流带出，反之颗粒那么向下沉降。因此要使两种颗粒完全分开，管中水的速度应控制在两种颗粒沉降速度之间。管中水的速度应控制在两种颗粒沉降速度之间。 假设沉降过程属于斯托克斯区，那么两种颗粒的沉降速度分别假设沉降过程属于斯托克斯区，那么两种颗粒的沉降速度分别为为 混合细粉混合细粉 水水smgduppt/010.0101881.91000285010100183252210.11011000010.010100Re1899.0101

20、100000899.010100Re36223611tpttptudud分别检验两种颗粒的分别检验两种颗粒的Ret：sincosHLLuutt 可见，关于沉降过程处在斯托克斯区的假设是正确的，故以上计算有效。 当0.00899m/su t，那么颗粒必将留在降尘室，从，那么颗粒必将留在降尘室，从而实现了物系的分别固体颗粒和气体的分别。而实现了物系的分别固体颗粒和气体的分别。尘粒在降尘室内的运动情况尘粒在降尘室内的运动情况 aPOmmHP13484 . 137524. 02 . 1602uLttHu3、颗粒能被分别出的必要、颗粒能被分别出的必要条件是：条件是：t tLHuu显然，假设处于入口端顶部

21、的直径为显然，假设处于入口端顶部的直径为dp颗粒可以颗粒可以除掉，那么处于其它位置的大于等于该直径的颗粒都除掉，那么处于其它位置的大于等于该直径的颗粒都能被除掉件。能被除掉件。取等号时，用上式计算出来的取等号时，用上式计算出来的dp是完全被分别下是完全被分别下来的最小颗粒的直径。因此式中来的最小颗粒的直径。因此式中dp和和ut应取需求分别应取需求分别下来的最小颗粒的值下来的最小颗粒的值dpc和和utc。4、临界粒径、临界粒径dpcvsQubH5、降尘室的计算、降尘室的计算(1)消费才干消费才干 单位时间降尘室能处置的混合物的量单位时间降尘室能处置的混合物的量由由代入代入tcLHuu得得0.5(

22、12)()vsvsstcsvsvsQbuQAuAbLLbbQQbHuHbu一般又 从所得式可以看出，降尘室的任务才干与其高度无从所得式可以看出，降尘室的任务才干与其高度无关，只与降尘室的底面积关，只与降尘室的底面积bL有关，所以降尘室宜设有关，所以降尘室宜设计成扁平状，或在室内均匀设置多层程度隔板计成扁平状，或在室内均匀设置多层程度隔板(隔板数为隔板数为n) ，构成多层降尘室。此时，构成多层降尘室。此时As=n+1bL 留意，气态非均相物系在降尘室中的流动以滞流为留意，气态非均相物系在降尘室中的流动以滞流为好，否那么由于湍流的脉动效果使得沉降在降尘室底面好，否那么由于湍流的脉动效果使得沉降在降

23、尘室底面的细小颗粒又被气流卷起，降低沉降分别的效率。因此的细小颗粒又被气流卷起，降低沉降分别的效率。因此降尘室的高度也不宜太低降尘室的高度也不宜太低(40100mm).阅历参考值：多数颗粒的分别可取阅历参考值：多数颗粒的分别可取u3m/s，较，较易扬起的尘粒那么取易扬起的尘粒那么取u1m/s。因降尘室体积庞大，分。因降尘室体积庞大，分别效率低，普通常用来进展预除尘，分别气态非均相物别效率低，普通常用来进展预除尘，分别气态非均相物系中粒径大于系中粒径大于60m的固体颗粒。的固体颗粒。(2)构造尺寸构造尺寸b、L、Htctctctcp iv sip iL u b L ub L u b L uhu

24、b uHH Hb u HQ 0粒 级 效 率 ( 分 级 效 率 )=总 效 率(3)实际除尘效率实际除尘效率 实际上能被分别下来的颗粒的质量分数实际上能被分别下来的颗粒的质量分数1 . 1 4 30 . 7 1 40 . 2 8 60 . 4 2 80 . 6()0 . 7 8()0 . 2 7pptpcpdguR edutt或 s mgdupt/00899. 0101188 . 91000265010100183261210.444因d pc不变，故ut c不变，所以QvSAS即 Qvs/ Qvs=As/ As=2 Qvs=2 Qvs=50000m3/h 例例3-7试推导尘粒在与程度向上呈

25、试推导尘粒在与程度向上呈角、长角、长L、高、高H的倾斜降尘的倾斜降尘室中完全分别下来的必要条件。假设室中完全分别下来的必要条件。假设L=10m，H=2m，降尘室程度，降尘室程度放置时能放置时能100%分别下来的最小尘粒直径为分别下来的最小尘粒直径为34.0m。求。求=100时时倾斜降尘室能倾斜降尘室能100%分别下来的最小尘粒的直径分别下来的最小尘粒的直径.假设沉降属于斯假设沉降属于斯托克斯区。托克斯区。 解解 如下图，降尘室与程度方向呈如下图，降尘室与程度方向呈角向上倾斜安装时，角向上倾斜安装时， 尘粒能完全分别下来的必要条件为：尘粒能完全分别下来的必要条件为： (1) 求求=100时降尘室

26、能时降尘室能100%分别下来的最小尘粒的直径分别下来的最小尘粒的直径dpmin由式由式1可得可得sincosHLHuutuUtcossinttuHuuLgudptp18min2对比程度时的对比程度时的 可得可得etR24cossinttuHuuL尘粒的沉降时间尘粒的停留时间3沉降过程处于斯托克斯区时，沉降过程处于斯托克斯区时， 4由式由式4和和3可得可得将将L=10m, H=2m，dp min=34.0 m , =100 带入得带入得sincosminminHLLuuddttppmdddppp7 . 330 . 3499. 099. 010sin210cos1010minmin00min00m

27、hh沉降槽了解沉降槽了解1、构造特点及操作原理：、构造特点及操作原理：特点：利用颗粒的自然沉降性实现的分别，但由于特点：利用颗粒的自然沉降性实现的分别，但由于分别效果差，普通得到含固体颗粒分别效果差，普通得到含固体颗粒50的增稠液，所以也的增稠液，所以也叫增稠器。叫增稠器。 构造：构造：1) 间歇式间歇式 2) 延续式，如图，以此为例。延续式，如图，以此为例。00AhQ41. 212. 17 . 2wlh0mah000h0h0hm0IIIIII 图36所示的多层槽是平衡式三层沉降槽。其任务特点是各层单独进料与溢流，但各层的底流均下究竟层排出。操作时相邻两层沉渣面之间的高度h可以经过调理该相邻两

28、层溢流管出口高差h来调理。这是由于由静力学平衡方程可得h00hm(hh0h)0由此可得 对同一悬浮液清液密度0和沉渣密度m不变，假设各相邻层的h一样，那么各h一样，假设各相邻层的h不同，那么各h不同。因此调整h就能改动h。 当h增大时，h增大，意味着上层渣面升高，下层渣面降低；当h减小时，h减小，意味着上层渣面下降，下层渣面升高。因此，实践操作中，当第一层的溢流因渣面升高而跑浑时，可将其它各层的溢流管等速降低来使其恢复清沏；当其它某层溢流跑浑时，可经过升高该层的溢流管出口来恢复该层溢流的清沏。LHuuttsmuccqA10133.1tuh36000AuQt36000滤饼的阻力压力差过滤阻力过滤

29、推动力过滤速度为了提高沉降槽的消费才干，可以采为了提高沉降槽的消费才干，可以采用向槽内添加絮凝剂的方法。常用的用向槽内添加絮凝剂的方法。常用的絮凝剂主要有：絮凝剂主要有：无机絮凝剂：石灰、硫酸、明矾、硫无机絮凝剂：石灰、硫酸、明矾、硫酸亚铁、苛性钠、盐酸和氯化锌等；酸亚铁、苛性钠、盐酸和氯化锌等；天然高分子絮凝剂：有淀粉和含淀粉天然高分子絮凝剂：有淀粉和含淀粉的蛋白质物质，如马铃薯、玉米粉、的蛋白质物质，如马铃薯、玉米粉、红薯粉及动物胶等；红薯粉及动物胶等；合成高分子絮凝剂：有离子和非离子合成高分子絮凝剂：有离子和非离子型高分子聚合物，如聚丙烯酰胺、羰型高分子聚合物，如聚丙烯酰胺、羰基纤维素和

30、聚乙烯基乙醇等。基纤维素和聚乙烯基乙醇等。2、消费才干：、消费才干：普通以廓清液溢出量清夜流量普通以廓清液溢出量清夜流量Q0)表示表示5 . 0)(100100abbaVV自在沉降受重力的影响无法满足要求，而改动沉降速自在沉降受重力的影响无法满足要求，而改动沉降速度的独一要素只能经过改动力的大小来实现，即将重力用度的独一要素只能经过改动力的大小来实现，即将重力用离心力来替代。离心力来替代。3.2 离心沉降离心沉降一、离心沉降速度一、离心沉降速度183.0)(100100iaibbaCC111211211210CCCCCCCCCCCiiiiii普通在普通在Stokes区沉降区沉降二、典型设备：二

31、、典型设备： 主要是旋风分别器和旋液分别器主要掌握旋风分别主要是旋风分别器和旋液分别器主要掌握旋风分别器的构造、任务原理及正确的选用方法。器的构造、任务原理及正确的选用方法。旋风分别器旋风分别器1、构造特点及操作原理、构造特点及操作原理进气口、主体、排气管、排灰口；进气口、主体、排气管、排灰口；气体在旋风分别器中的轨迹内外旋流；气体在旋风分别器中的轨迹内外旋流；旋风分别器中气体的压力分布：旋风分别器中气体的压力分布： 器壁附近压力最大，仅稍低于进口处的压力；往中心器壁附近压力最大，仅稍低于进口处的压力；往中心压力逐渐降低，在轴心附近成为负压。压力逐渐降低，在轴心附近成为负压。)(9pipcNu

32、BdLPcdkukAddVuce22 规范切向进口 螺旋面进口 蜗壳形进口 轴向进口规范切向进口构造特点：构造简单、紧凑，运用较多规范切向进口构造特点：构造简单、紧凑，运用较多螺旋面进口构造特点：有利于气流向下作倾斜的螺旋运动，可防止螺旋面进口构造特点：有利于气流向下作倾斜的螺旋运动，可防止 相邻两螺旋圈的气流相互关扰，减少湍流相邻两螺旋圈的气流相互关扰，减少湍流 蜗壳形进口构造特点：可减少进口气流对筒体内气流撞击和干扰，蜗壳形进口构造特点：可减少进口气流对筒体内气流撞击和干扰， 有利提高除尘效率，压力损失小，为较理有利提高除尘效率，压力损失小，为较理 想进口想进口轴向进口构造特点：轴向进口构

33、造特点： 可最大限制防止进入气体与旋转气流之间的可最大限制防止进入气体与旋转气流之间的 干扰，提高效率，为最好的进口，多用于多干扰，提高效率，为最好的进口，多用于多 管式旋风除尘器管式旋风除尘器2、旋风分别器的性能、旋风分别器的性能临界粒径临界粒径dpc临界粒径随分别器直径增大而增大临界粒径随分别器直径增大而增大 121iiipiCCC临界粒径的推导：临界粒径的推导： 根本假设：根本假设：(1)进入旋风分别器的气流在器内按入口外形以平均进入旋风分别器的气流在器内按入口外形以平均旋转半径旋转半径rm沿圆筒旋转沿圆筒旋转N圈，沉降间隔为圈，沉降间隔为B；(2)器内颗粒与气流器内颗粒与气流的流速一样

34、，它们的平均切向流速的流速一样，它们的平均切向流速uT等于进口气速等于进口气速ui；(3)颗粒的颗粒的沉降运动服从斯托克斯定律。沉降运动服从斯托克斯定律。 即即pipcippcmimNuBdudBruNr918222由此解得2222212222018218182121ippcmippcrrippcrr rttudBrudrrudrdrudrdt)exp(11)exp(0QuQuememc12121c12ANNNNNANN故对普通的旋风分别器，对普通的旋风分别器，N N约为约为0.50.53 3；对细长型旋风分别器，对细长型旋风分别器，N N为为5 51010；对规范型旋风分别器，对规范型旋风分

35、别器，N=5N=5分别效率分别效率反映旋风分别器的除尘才干，有总效率和粒级效率之反映旋风分别器的除尘才干，有总效率和粒级效率之分。分。 0QQQv1 1v22v1 1CCC3)(4pptgdugbdduFFFFmdt2212iduPBhkD两者关系两者关系 压降压降p 压降也是衡量旋风分别器性能的重要目的。压降也是衡量旋风分别器性能的重要目的。3)(4 pptgdu规范切向进口规范切向进口k d=16, 轴向进口轴向进口k d=7.5螺旋面进口螺旋面进口k d=12 压降与进口气速有关：压降与进口气速有关：(1)过低那么过低那么dpc增大，分别效果增大，分别效果差。差。 (2)过高那么压降大、

36、能耗高，且涡流加剧对分别不利。过高那么压降大、能耗高，且涡流加剧对分别不利。 普通普通u i=1525m/s,P=1 2kPa。3、旋风分别器的类型、旋风分别器的类型旋风分别器的分别效果，与含尘系统的物理性质、含旋风分别器的分别效果，与含尘系统的物理性质、含尘浓度、粒度分布以及操作条件有关，也与本身的构造尺尘浓度、粒度分布以及操作条件有关，也与本身的构造尺寸亲密相关。不同类型和构造的旋风分别器都是在规范式寸亲密相关。不同类型和构造的旋风分别器都是在规范式旋风分别器的根底上改造而成。旋风分别器的根底上改造而成。各类型旋风分别器的构造尺寸及性能参数可查阅有关各类型旋风分别器的构造尺寸及性能参数可查

37、阅有关手册。手册。我国对常见定型旋风分别器已制定规范系列，如我国对常见定型旋风分别器已制定规范系列，如CLT、CLT/A、CLP等。符号等。符号C表示除尘器，表示除尘器，L表示离心式，表示离心式，T为为倾斜顶切线进口，倾斜顶切线进口，P为蜗壳式进口，为蜗壳式进口，A，B为产品类别，根为产品类别，根据运用场所不同，分为据运用场所不同，分为X型吸出式和型吸出式和Y型压入式，型压入式，并有左旋并有左旋N、右旋、右旋S、单筒及多筒之分。例如、单筒及多筒之分。例如CLT/A22.0表示双筒，直径为表示双筒，直径为200mm。4、旋风分别器的选用和设计、旋风分别器的选用和设计 选用选用 (1)根据含尘气体

38、的物性和主要工艺参数气体处置根据含尘气体的物性和主要工艺参数气体处置量、允许压降和分别效率确定旋风分别器的构外型式。量、允许压降和分别效率确定旋风分别器的构外型式。(2)根据允许压降和气体处置量确定详细型号。根据允许压降和气体处置量确定详细型号。原那么是在满足气体处置量下，压降不超越允许值。原那么是在满足气体处置量下，压降不超越允许值。当气体处置量过大时也可选用多台并联运用。当气体处置量过大时也可选用多台并联运用。性能表中所列压降是气体密度为性能表中所列压降是气体密度为1.2kg/m3的数值，选的数值，选用时应将实践条件下的压降换算成气体密度为用时应将实践条件下的压降换算成气体密度为1.2kg

39、/m3时时的数值。的数值。 (3)当操作条件发生变化时，除尘效率需按以下阅历式当操作条件发生变化时，除尘效率需按以下阅历式进展校正：进展校正： 例38 知气体处置量为1500m3/h，气体密度为0.524kg/m3，允许压降为60mmH2O，试选择一台适宜型号的分散式旋风分别器。解：将实践条件下的允许压降值换算成气体密度为1.2kg/m3的压降值。 根据气体处置量1500m3/h和允许压降为1348Pa，查表33得2号分散式旋风离器能满足要求，该型号圆筒直径为300mm，其进口气速为18m/s。当气体流量变化时，当气体流量变化时， 当流量恒定时，效率与气体密度的关系为当流量恒定时，效率与气体密

40、度的关系为 当气体尘粒浓度有中等程度变化时，当气体尘粒浓度有中等程度变化时，ruduTppr2)(34DWVV2)( 2maxQ5 . 0)(100100apbpba表表3333分散旋风分别器的消费才干分散旋风分别器的消费才干型号型号圆筒直径圆筒直径D Dmmmm进口气速进口气速uI,m/suI,m/s14161820压降压降p,pap,pa78510201324157012345678250300370455525585645695820117017902620350043805250613092013302000300040005000600070001050150022103380450

41、056306750787011701670250037605000625075008740注(1)表中消费才干为气流量,m3/h; (2)压降是指气体密度为1.2kg/m3时的值.设计设计有时无适宜型号可选用需另行设计，此时可按下面步骤进展设计。有时无适宜型号可选用需另行设计，此时可按下面步骤进展设计。 (1)(1)由所选定构外型式的旋风分别器确定出阻力系数由所选定构外型式的旋风分别器确定出阻力系数并由允许压降算并由允许压降算出进口气速出进口气速uiui。(2)(2)根据气体处置量和进口气速计算出主体圆筒直径，再按比例定出其它尺根据气体处置量和进口气速计算出主体圆筒直径，再按比例定出其它尺寸。

42、寸。(3)(3)据圆筒直径估算其分别性能据圆筒直径估算其分别性能(dpc)(dpc)能否到达要求。假设达不到要求应适能否到达要求。假设达不到要求应适当调整旋风分别器尺寸或改用多台直径较小的分别器并联运用。当调整旋风分别器尺寸或改用多台直径较小的分别器并联运用。例例3 39 9 气流中所含尘粒的密度为气流中所含尘粒的密度为2000kg/m32000kg/m3，气体的流量为，气体的流量为5000Nm3/h5000Nm3/h，温度为温度为550550，密度为，密度为0.43kg/m30.43kg/m3，粘度为，粘度为3.63.610-5pas10-5pas。拟采用图。拟采用图3 37 7所示的规范型

43、旋风分别器进展除尘，要求分别效率不低于所示的规范型旋风分别器进展除尘，要求分别效率不低于90%90%，知相应的临，知相应的临界粒径不大于界粒径不大于10m10m，并要求压降不超越，并要求压降不超越660Pa660Pa，试决议旋风分别器的尺寸，试决议旋风分别器的尺寸和台数。和台数。解：此题属设计型问题，现按设计步骤计算如下：解：此题属设计型问题，现按设计步骤计算如下：(1)(1)确定确定ui ui 知规范型的知规范型的=8=8，由，由可得可得)()(mmmcRRPRRPPAddV tcTtTpprukgruurudu22218)(2)计算筒体直径D和尺寸先按一台设计。因规范型的 由此解得 其中

44、代入上式算得D=1.307m (3)估算分别性能能否到达要求 故不能满足分别要求，可采取多台直径较小的分别器并联运用。假设n台可满足要求，那么经过每台的气体量为 ，故筒体直径为 A 8viQDu35000 273 5504.2 /3600273vQm svQn8 84 .211 .3 0 91 9 .6viQDn unn 5-5 -0 .2 5193 .61 0 1 .3 0 94= 1 .3 11 043 .1 451 9 .62 0 0 0p ci pi pDqqBndnN uN u 临界粒径为临界粒径为 即即 B由于要求由于要求dpc10m 所以要求所以要求普通消费上采用双数并联，所以取

45、普通消费上采用双数并联，所以取4台台 2 0642 . 9 71 02 . 9 7(1 01 0)nmmmmmRPLrPAddV 12. 1 lpwplpwpPPVV假设将作用在带电颗粒上的电假设将作用在带电颗粒上的电场力替代离心力，那么颗粒的沉降就是电场力替代离心力，那么颗粒的沉降就是电力沉降。力沉降。3.3 电力沉降电力沉降电力沉降设备：电收尘器电力沉降设备：电收尘器电力沉降的原理：含尘气体经过高压电场后产生的自发性电离使电力沉降的原理：含尘气体经过高压电场后产生的自发性电离使颗粒带电，在电场力的作用下运动，到达收尘电极后放电并吸附颗粒带电，在电场力的作用下运动，到达收尘电极后放电并吸附在

46、收尘电极上，从而实现了气态非均相物系的分别。在收尘电极上，从而实现了气态非均相物系的分别。电除尘的根本过程：电除尘的根本过程： a、气体电离：气体分子失去电子而产生自在电子、阳离子和阴、气体电离：气体分子失去电子而产生自在电子、阳离子和阴离子的过程。离子的过程。 自发性电离：在高压电场作用下产生的电离。自发性电离：在高压电场作用下产生的电离。 分为：分为： 非自发性电离：在外界能量作用下产生的电离；非自发性电离：在外界能量作用下产生的电离；AB段段 ：气体的非自发性电离产生的少量自在电子的定向迁移：气体的非自发性电离产生的少量自在电子的定向迁移 ，电压添加，电流添加；，电压添加，电流添加；BC

47、段：电压添加，电流不变，非自发性电离产生的少量自在电子的定向迁移段：电压添加，电流不变，非自发性电离产生的少量自在电子的定向迁移 达饱和；达饱和；C点：自发性电离点，其电压为临界电离电压；点：自发性电离点，其电压为临界电离电压；D点：电晕电离点，其电压为临界电晕电离电压。出现大量自在电子、阳离子和阴离子，点：电晕电离点，其电压为临界电晕电离电压。出现大量自在电子、阳离子和阴离子， 可看到蓝色光点或环称为电晕放电；消费上控制在可看到蓝色光点或环称为电晕放电；消费上控制在DE段段E点：火花放电点，其电压为火花放电电压，气体介质全部击穿，电极间短路而产生电弧点：火花放电点，其电压为火花放电电压，气体

48、介质全部击穿，电极间短路而产生电弧 和火花，易损坏设备，消费上应防止火花放电。和火花，易损坏设备，消费上应防止火花放电。b、颗粒荷电：颗粒获得电荷的过程。、颗粒荷电：颗粒获得电荷的过程。 电场荷电：沿着电力线运动的负离子附着在颗粒电场荷电：沿着电力线运动的负离子附着在颗粒0.5m上上 的过程。的过程。 分为分为 分散荷电：作热运动的离子附着在颗粒分散荷电：作热运动的离子附着在颗粒0.2 m上的过程。上的过程。c、荷电颗粒在电场中的运动；、荷电颗粒在电场中的运动； 正电荷正电荷 电晕电极电晕电极 负电荷负电荷 收尘电极收尘电极d、荷电颗粒放电：荷电颗粒上的电荷在电极上释放的过程、荷电颗粒放电：荷

49、电颗粒上的电荷在电极上释放的过程(1) 二次飞扬：颗粒被电极排斥而重返气流的景象。二次飞扬：颗粒被电极排斥而重返气流的景象。 当颗粒的比电阻小于当颗粒的比电阻小于104 cm时，因导电性太好，它们在电极时，因导电性太好，它们在电极上放电中和后，又会立刻获得与收尘电极电性一样的电荷，被电上放电中和后，又会立刻获得与收尘电极电性一样的电荷，被电极排斥而重返气流。极排斥而重返气流。这种景象称为这种景象称为“二次飞扬。二次飞扬。(2) (2) 反电晕：在收尘电极附近的颗粒层空隙中的气体的电离。反电晕：在收尘电极附近的颗粒层空隙中的气体的电离。 当颗粒的比电阻大于当颗粒的比电阻大于5 51010cm10

50、10cm，电荷很难在颗粒上流动，结果颗粒放电困，电荷很难在颗粒上流动，结果颗粒放电困难，在收尘电极外表堆积的荷电颗粒层增厚，使新来的荷电颗粒遭到排斥而不能难，在收尘电极外表堆积的荷电颗粒层增厚，使新来的荷电颗粒遭到排斥而不能在收尘电极上放电，因此降低了收尘效果。假设颗粒层过厚，那么在收尘电极附在收尘电极上放电，因此降低了收尘效果。假设颗粒层过厚，那么在收尘电极附近构成很大的电压梯度，呵斥颗粒层空隙中气体电离，即发生电晕放电，称之近构成很大的电压梯度，呵斥颗粒层空隙中气体电离，即发生电晕放电，称之为为“反电晕，使收尘效率大大降低。反电晕，使收尘效率大大降低。 实际阐明，烟尘的比电阻在实际阐明，烟

51、尘的比电阻在104510451010 cm1010 cm范围内最适于电收尘分别。范围内最适于电收尘分别。对于比电阻较大的烟尘，可采取改动温度、增大湿度和添加化学试剂来改善对于比电阻较大的烟尘，可采取改动温度、增大湿度和添加化学试剂来改善收尘操作。收尘操作。(3)(3)电晕封锁：颗粒浓度过大出现电晕电流大大减小，电晕景象消逝，导致电收电晕封锁：颗粒浓度过大出现电晕电流大大减小，电晕景象消逝，导致电收 尘器失去除尘作用的景象尘器失去除尘作用的景象 假设颗粒浓度过大，大部分由气体电离产生的电荷将附着在颗粒上。由于荷电假设颗粒浓度过大，大部分由气体电离产生的电荷将附着在颗粒上。由于荷电颗粒迁移速度比气

52、体离子和电子的小得多，所以滞留在空间的电荷增大减弱了原颗粒迁移速度比气体离子和电子的小得多，所以滞留在空间的电荷增大减弱了原来的电场强度以致使电晕电流大大减小，甚至为零。结果没有足够的电荷来使来的电场强度以致使电晕电流大大减小，甚至为零。结果没有足够的电荷来使颗粒进展正常荷电，因此也就不能够有正常的颗粒放电，最后电晕景象消逝，颗粒进展正常荷电，因此也就不能够有正常的颗粒放电，最后电晕景象消逝，电收尘器失去除尘作用，出现所谓电收尘器失去除尘作用，出现所谓“电晕封锁景象。电晕封锁景象。 为了防止这种景象发生，应先将含尘气体经重力沉降与旋风分别器进展预为了防止这种景象发生，应先将含尘气体经重力沉降与

53、旋风分别器进展预处置，使气体含尘浓度降低到处置，使气体含尘浓度降低到60 g/m360 g/m3以下。以下。电除尘器的构造和特点：电除尘器的构造和特点： 构造：由供电部分和本体部分组成；构造：由供电部分和本体部分组成； 特点特点: (1)优点：电收尘器能有效地捕集优点：电收尘器能有效地捕集0.1m甚至更小甚至更小 的烟尘与雾滴，分别效率可高达的烟尘与雾滴，分别效率可高达99.99%，阻力较小，阻力较小,气气 体处置量可以大。体处置量可以大。 (2)缺陷缺陷:是设备费和运转费都较高是设备费和运转费都较高,安装、维护、安装、维护、 管理要求严厉。管理要求严厉。 电除尘器的性能参数：除尘效率，实践的

54、效率受干扰要电除尘器的性能参数：除尘效率，实践的效率受干扰要素的影响差别较大。素的影响差别较大。电收尘器除尘效率计算公式的推导：电收尘器除尘效率计算公式的推导： 根本假设：根本假设：1颗粒分布均匀；颗粒分布均匀；2颗粒进入层流底层区颗粒进入层流底层区即以为被捕集下来了。如下图，气流流过间隔被捕集下来即以为被捕集下来了。如下图，气流流过间隔被捕集下来的分数为的分数为 dx AdzLuuUeN0N1N2N x N x+d xP周长层流底层timuNr2即即eR24一、悬浮液的过滤一、悬浮液的过滤过滤的原理过滤的原理3.4 过滤过滤 (1)过滤介质过滤介质 过滤操作中所采用的多孔物质过滤操作中所采用

55、的多孔物质 作用：支撑滤饼；孔隙作为液体通道，有助于快速构成滤饼。作用：支撑滤饼；孔隙作为液体通道，有助于快速构成滤饼。 要求：普通多孔、足够的机械强度、较小的流动阻力、化学要求：普通多孔、足够的机械强度、较小的流动阻力、化学 性质稳定等。性质稳定等。 类型：类型：1、织物介质、织物介质(又称滤布又称滤布)；2、堆积介质；、堆积介质；3、多孔固体、多孔固体 介质；介质；4、多孔膜、多孔膜 (2)滤浆或料浆滤浆或料浆 过滤操作中所处置的悬浮液过滤操作中所处置的悬浮液 (3)滤饼滤饼 被过滤介质截留的固体物质。可分为两种类型被过滤介质截留的固体物质。可分为两种类型 ： 不可紧缩滤饼：滤饼的颗粒不易

56、变形；不可紧缩滤饼：滤饼的颗粒不易变形； 可紧缩滤饼：滤饼的颗粒较易变形；可紧缩滤饼：滤饼的颗粒较易变形； (4)滤液滤液 经过介质孔道流出的液体；经过介质孔道流出的液体； (5)过滤助剂助滤剂过滤助剂助滤剂 用于减小滤饼阻力的巩固多孔的固体颗粒用于减小滤饼阻力的巩固多孔的固体颗粒过滤的根本概念过滤的根本概念 要求：多孔、价廉、不可紧缩和化学性质稳定。要求：多孔、价廉、不可紧缩和化学性质稳定。 常用的助滤剂常用的助滤剂: :硅藻土、活性炭、石棉、纤维素等硅藻土、活性炭、石棉、纤维素等 参与方法：预混；预涂参与方法：预混；预涂 过滤类型过滤类型 工业上的过滤操作分为两大类：工业上的过滤操作分为两

57、大类： 1 1、深床过滤：分别出的固体颗粒并不构成滤饼，而是堆积于、深床过滤：分别出的固体颗粒并不构成滤饼，而是堆积于 较厚的粒状过滤介质的床层内部；较厚的粒状过滤介质的床层内部； 2 2、滤饼过滤：悬浮液置于介质一侧，固体层堆积于介质外表、滤饼过滤：悬浮液置于介质一侧，固体层堆积于介质外表 构成滤饼；主要是构成的滤饼起过滤作用。构成滤饼；主要是构成的滤饼起过滤作用。 过滤介质阻力、滤饼阻力过滤介质阻力、滤饼阻力 (1) (1)过程过程 (2) (2)滤饼种类、对过滤影响、改善方法滤饼种类、对过滤影响、改善方法 (3) (3)滤饼过滤推进力滤饼过滤推进力 (4) (4)过滤速率过滤速率dV /

58、 ddV / d m3/s m3/s 过滤速度过滤速度u =dV/ (Adu =dV/ (Ad) m/s) m/s二、常见的过滤设备二、常见的过滤设备板框式过滤机板框式过滤机典型的运用非常广泛的一种间歇式过滤机。典型的运用非常广泛的一种间歇式过滤机。1、构造、构造1压紧安装压紧安装 2 可动头可动头 3 滤框滤框 4 滤板滤板 5 固定头固定头 6 滤液出口滤液出口 7 滤浆进口滤浆进口 8 滤布滤布kPsK 2 lglg) 1 ( lg 2、任务原理、任务原理(1)过滤阶段过滤阶段(2)洗涤阶段横穿洗涤法洗涤阶段横穿洗涤法3、板框安装方式、板框安装方式 假设将非洗涤板编号为假设将非洗涤板编号

59、为1、滤框为、滤框为2、洗涤板为、洗涤板为3，那么板框组合方式为：那么板框组合方式为：1-2-3-2-1-2-34、作业周期、作业周期组装组装+过滤过滤+洗涤洗涤+卸饼卸饼+重新组装重新组装5、相关结论、相关结论(1)洗涤液遇到的阻力是过滤终了时滤液的洗涤液遇到的阻力是过滤终了时滤液的2倍倍(2)洗涤面积是过滤面积的洗涤面积是过滤面积的1/2(3)一个框过滤时间与一切框过滤时间相等一个框过滤时间与一切框过滤时间相等(4)洗涤速度为过滤终了时过滤速度的洗涤速度为过滤终了时过滤速度的1/46、板框式过滤机的主要特点、板框式过滤机的主要特点 优点：构造简单，占地少，操作方便，消费才干大，顺优点：构造

60、简单，占地少，操作方便，消费才干大，顺应力强，适宜小批量间歇式消费，主要以半自开任务方式应力强，适宜小批量间歇式消费，主要以半自开任务方式为主。为主。 缺陷：效率较低周期较长，滤布损耗大，劳动强度缺陷：效率较低周期较长，滤布损耗大，劳动强度大。大。7 7、型号、型号 我国已有板框压滤机产品的系列规范。如型号为我国已有板框压滤机产品的系列规范。如型号为BMS20/635BMS20/6352525或或BMS20BMS20635/25635/25，其中，其中BB板框式；板框式；MM明流明流A A表示表示暗流；暗流；SS手动压紧手动压紧Y Y表示液压压紧，可省略；表示液压压紧，可省略；J J表示机械表