化工单元操作任务二

任务二离心沉降任课教师：赵佩复习内容：自由沉降干扰沉降重力沉降速度的计算影响重力沉降速度的因素重力沉降设备任务二离心沉降离心沉降速度分离因数离心沉降设备

与颗粒在重力场中相似，颗粒在离心力场中也受到三个力的作用，即惯性离心力Fc、向心力Fb、阻力Fd

当三力平衡时，颗粒在径向上相对于流体的速度即为颗粒在此位置上的离心沉降速度ur。

，其中uT为入口流体的切向速度。一、离心沉降速度推导过程：

依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程叫作离心沉降。

惯性离心力＝

向心力＝

阻力＝－－＝0解得离心沉降速度为：

……………（Ⅵ）

，

代入式（Ⅵ）得：

………………（Ⅶ）

同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值，称为分离因数

二、离心分离因数离心分离因数Kc是离心分离设备的重要性能指标，Kc值愈高，离心沉降效果愈好。如高速管式离心机，

Kc可高达数十万。1、旋风分离器

临界粒径：是判断旋风分离器分离效率高低的重要依据。5-75μm的粒子。特点：结构简单，价格低廉，性能稳定。

三、离心沉降设备2、旋液分离器

旋风分离器相比，旋液分离器的特点是(1)形状细长，直径小，圆锥部分长，以利于颗粒的分离；(2)中心经常有一个处于负压的气柱，有利于提高分离效果。旋液分离器中颗粒沿壁面高速运动，磨损严重，一般采用耐磨材料制造。悬浮液从圆筒上部的切向进口进入器内，旋转向下流动。工作过程：液流中的颗粒受离心力作用，沉降到器壁，并随液流下降到锥形底的出口，成为较稠的悬浮液而排出，称为底流。澄清的液体或含有较小较轻颗粒的液体，则形成向上的内旋流，经上部中心管从顶部溢流管排出，称为溢流。

液体的粘度约为气体的50倍，液体的(ρp-ρ)比气体的小，悬浮液的进口速度也比含尘气体的小，所以同样大小和密度的颗粒，沉降速度远小于含尘气体在旋风分离器中的沉降速度。要达到同样的临界粒径要求，则旋液分离器的直径要比旋风分离器小很多。特点旋液分离器的圆筒直径一般为75～300mm。悬浮液进口速度一般为5～15m/s。压力损失约为50～200kPa。分离的颗粒直径约为10～40

m。主要技术参数3、沉降离心机（1）工作原理：利用机械带动液体旋转，分离非均相混合物的设备。（2）种类：立式、卧式；间歇式、连续式；人工卸料式、螺旋卸料式、刮刀卸料式。（3）管式分离机、螺旋卸料沉降离心机构造：上部一圆筒，下部一圆锥，内有气管，气体切向入口含尘气体切向进入旋风分离器，旋转过程中，颗粒在离心力的作用下被抛向器壁，与器壁撞击失去能量而落入锥底后，由排灰口排出。净化后的气体由顶部排气管排出。①构造及工作原理（一）旋风分离器旋风分离器实物图

②压力分布器壁附近：最高。中心处：最低。出灰口：密封性能好，不易漏入气体。

③分离效率a、总效率b、粒级效率其中C为颗粒的质量浓度，g/m3c、两者关系xi为质量分数。可评价操作效果主要性能指标之一

④压降

是评价旋风分离器的性能好坏的重要指标。压降是由气体流经器内时的膨胀、压缩、旋转、转向及对器壁的摩擦而消耗的能量，动力消耗，及工艺条件所限制。范围500～2000Pa。其中：ζ：阻力系数，对标准旋风分离器，

ζ=8.0。旋风分离器能够分离出的最小颗粒直径称为临界粒径。⑤临界粒径dcdc＝5～75μm

⑥特点结构简单，紧凑，体积小，可以并联操作。分离效率高。阻力损失大，易磨损。相关理论尚不完善，不能准确计算η及进行设计。标准旋风分离器的尺寸H1H2SBDD1hui图2-1标准型旋风分离器（1）临界粒径

——旋转平均半径，m

颗粒到达器壁的时间：令气流的有效旋转圈数为气流在器内停留时间≤得

ui——进口气流的流速，m/sB——入口宽度(沉降距离)，mNe——气流旋转的圈数。计算时通常取Ne=5。3、旋风分离计算举例【例2-1】某含尘空气中微粒的密度为1500kg，温度70℃，常压下流量1200。现采用筒体直径400mm的标准旋风分离器进行除尘，试求能分离出尘粒的最小直径。解：应用式（Ⅷ）求取，即：

查图得：练习题一、单项选择题1、离心分离因素Kc为离心力场强度与重力场强度之比。可表示为——。

ABC2、在讨论旋风分离器分离性能时，临界直径这一术语是指——。A、旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径；B、旋风分离器允许的最小直径；C、旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径；D、能保持滞流流型时的最大颗粒直径。

1C2C3、旋风分离器主要是利用____的作用使颗粒沉降而达到分离。A、重力；B、惯性离心力；C、静电场；D、重力和惯性离心力4、旋风分离器的进气口宽度B值增大，其临界直径_____。A、减小；B、增大C、不变；D、不能确定