化工原理第3章非均相物系分离第1节重力沉降课件.ppt

第三章 非均相物系分离;混合物 ;非均相物系; 一、重力沉降 ;重力 ;(a);2、阻力系数ξ 通过因次分析法得知，ξ值是颗粒与流体相对运动时的雷诺数Ret的函数。 对于球形颗粒的曲线，按Ret值大致分为三个区： a) 滞流区或托斯克斯(stokes)定律区（10 –4＜Ret1） ;Date;——艾伦公式 ;3、影响沉降速度的因素 1）颗粒的体积浓度 在前面介绍的各种沉降速度关系式中，当颗粒的体积浓度小于0.2%时，理论计算值的偏差在1%以内，但当颗粒浓度较高时，由于颗粒间相互作用明显，便发生干扰沉降，自由沉降的公式不再适用。 2）器壁效应 当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时，（例如在100倍以上）容器效应可忽略，否则需加以考虑。 ;3）颗粒形状的影响 ;4、沉降速度的计算 1）试差法 ;令;Date; 计算在一定介质中具有某一沉降速度ut的颗粒的直径， 令ξ与Ret-1相乘， ;当Ret=1时K=2.62，此值即为斯托克斯区的上限 牛顿定律区的下限K值为69.1 例：试计算直径为95μm，密度为3000kg/m3的固体颗粒分别在20℃的空气和水中的自由沉降速度。 解：1）在20℃水中的沉降。 用试差法计算 先假设颗粒在滞流区内沉降 ，;核算流型 ;2.61＜K69.1，沉降在过渡区。用艾伦公式计算沉降速度。 ; 例：本题附图所示 为一双锥分级器，利 用它可将密度不同或 尺寸不同的粒子混合 物分开。混合粒子由 上部加入，水经可调 锥与外壁的环形间隙 向上流过。沉降速度大于水在环隙处上升流速的颗粒进入底流，而沉降速度小于该流速的颗粒则被溢流带出。;利用此双锥分级器对方铅矿与石英两种粒子混合物分离。已知： 粒子形状 正方体 粒子尺寸 棱长为0.08~0.7mm 方铅矿密度 ρs1=7500kg/m3 石英密度 ρs2=2650kg/m3 20℃水的密度和粘度 ρ=998.2kg/m3 μ=1.005×10-3 Pa·s 假定粒子在上升水流中作自由沉降，试求：1）欲得纯方铅矿粒，水的上升流速至少应取多少m/s？2）所得纯方铅矿粒的尺寸范围。;解：1)水的上升流速 为了得到纯方铅矿粒，应使全部石英粒子被溢流带出， 应按最大石英粒子的自由沉降速度决定水的上升流速。 对于正方体颗粒，先算出其当量直径和球形度。 设l代表棱长，Vp代表一个颗粒的体积。;用摩擦数群法求最大石英粒子的沉降速度;2）纯方铅矿的尺寸范围 所得到的纯方铅矿粒尺寸最小的沉降速度应等于0.0696m/s 用摩擦数群法计算该粒子的当量直径。;与此当量直径相对应的正方体的棱长为：