第三章非均相混合物的分离3.1.pptVIP

3.3 离心沉降分离 离心沉降：依靠惯性离心力的作用实现沉降的过程。适于分离两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。离心沉降效率较重力沉降效率高。 离心沉降 气固非均相物质 液固悬浮物系 旋风分离器 旋液分离器或离心机 离心力场中颗粒的受力平衡分析： 惯性离心力： 颗粒受流体浮力： 沉降阻力： 离心沉降速度 在等速沉降过程： r1 r2 A r C B ur u ut 颗粒在旋转流体中的运动 平衡时颗粒在径向上相对于流体的运动速度ur便是它在此位置上的离心沉降速度。 采用离心沉降的颗粒较小，颗粒沉降一般处于层流区，则 1.旋风分离器 旋风分离器中一般进行的是气-固非均相物系的离心分离。由于在离心场中颗粒可以获得比重力大得多的离心力。 因此,对两相密度相差较小或颗粒粒度较细的非均相物系，利用离心沉降分离要比重力沉降有效得多。 （1）结构与工作原理 含尘气体以较高的线速度切向进入器内，在外筒与排气管之间形成旋转向下的外螺旋流场，到达锥底后以相同的旋向折转向上形成内螺旋流场直至上部排气管流出。颗粒在内、外旋转流场中均受离心力作用向器壁方向抛出，在重力作用下沿壁面下落到排灰口被排出。 进气口形状： 矩形 尺寸： 进口管h、B； 圆柱筒直径D (主要尺寸)； 排气口直径D1。 进气 排气 出灰口 旋风分离器示意图 B ① 临界粒径dc—理论上能被完全分离下来的最小颗粒。 旋风分离器能够分离出的颗粒大小是它的主要性能之一。 评价指标 总效率 粒级效率 分离效果 压强降 临界粒径 分离效率 2.旋风分离器性能 计算公式推导的假设： a、颗粒与气体在旋风分离器内的切线速度 ut 恒定，与所在位置无关，且等于进口处速度ui； b、颗粒沉降过程中所穿过的气流最大厚度等于进口宽度B； c、颗粒与气流的相对运动为层流。 颗粒在旋风分离器中能被完全分离，其沉降时间必须小于停留时间。 ① 临界粒径dc 停留时间 沉降时间 颗粒能被完全分离，其沉降时间必须小于停留时间。 临界粒径：当沉降时间与停留时间相等时所能完全分离的颗粒直径为最小直径。 设：气体旋转圈数 N（标准旋风分离器可取 N=5），则气流运行距离： 离心沉降时间： 径向速度 旋转半径的平均值 停留时间： 离心沉降时间： ——临界粒径（能完全分离的颗粒直径为最小直径）。 在标准旋风器中 N = 5，一般 N = 3 ~ 8 标准旋风分离器： 尺寸间关系： 讨论： 1）ui↑，dc↓，效率↑，但阻力↑；旋风分离器的进口气速应适当选择，不宜太高也不宜太低。 2）保持进口气速度ui 不变，若气体处理量qv ↑， B ↑ ，dc ↑ ，效率↓ ； 因此，当气体处理量很大时，常将若干个小的旋风分离器并联使用，以维持较高的分离效率。 临界粒径 ② 分离效率 ——总效率、粒级效率 含尘气体中所有颗粒经分离器后被分离出的质量百分数η0 ，称为总效率。 含尘气体中某一粒径的颗粒经分离器后被分离出的质量百分数ηpi ，称为粒级效率: 旋风分离器的分类 PV型粗旋风分离器 PV型外置旋风分离器 PV型单级旋风分离器 PV型一、二级旋风分离器 为长岭炼油化工有限公司制造的旋风分离器在预组装 为九江石油化工厂制造的旋风分离器在预组装 为上海氯碱股份有限公司制造的氧氯化反应旋风分离器在预组装 2、旋液分离器（Cyclone separators） ● 分离液-固非均相混合物； ● 结构、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； ● 优点：结构简单，没有运动部件，体积小、处理量大； ● 缺点：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 第三章 非均相混合物的分离 物系内各处均匀，不存在相界面的混合物。 如：溶液、混合气体分离方法： 蒸馏：分离苯-甲苯混合溶液 吸收：含有氨气的混合空气 萃取：芳烃和非芳烃的分离 结晶：盐水中提取固体盐 一、混合物的分类 1. 均相混合物（物系） 2.非均相混合物（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，有多个相界面。 分散相（分散物质） ：处于分散状态的物质 如：固体颗粒、液滴、气泡（如烟道气中的颗粒、炼厂污水中的油滴）等。 连续相（连续介质） ：包围分散相而处于连续状态的物质。 根据连续相状态的不同，非均相混合物又可分为两种类型： （1）气态非均相混合物：如含尘气体、含雾气体等； （2）液态非均相混合物：如悬浮液、乳浊液、泡沫液等。 一、混合物的分类 非均相物系分离的基本方法 沉降：颗粒相对于流体的运动。