化工原理第三章第一节幻灯片.pptVIP

第三章 机械分离与固体流态化 一、沉降速度 1、球形颗粒的自由沉降 2、阻力系数 3、影响沉降速度的因素 4、沉降速度的计算 5、分级沉降 二、降尘室 1、降尘室的结构 2、降尘室的生产能力 第二节 沉降分离 1、自由沉降 1、自由沉降 1、自由沉降 2、实际沉降 二、沉降设备 二、降尘室 1、降尘室的结构 1．重力沉降设备 降尘室 降尘室 例题3-1 石英和方铅矿的混合球形颗粒在如图所示的水力分级器中进行分离。两者的密度分别为2650kg/m3和7500kg/m3，且粒度范围均为 水温为20℃。假设颗粒在分级器中均作自由沉降。试计算能够得到纯石英和纯方铅矿的粒度范围及三个分级器中的水流速度 解：1、2、3号分级器直径逐渐增大而三者中上升水流量均相同，所以水在三者中流速逐渐减小。水在1号中的速度最大，可将密度小的石英颗粒全部带走，于是1号底部可得到纯方铅矿。但是，也有部分小颗粒的方铅矿随同全部石英被带走。在2号分级器，控制水流速度，将全部方铅矿全部沉降下来，但也有部分大颗粒石英会沉降下来。在3号分级器，控制水流速度，可将全部小石英粒子全部沉降下来。 综上所述，1号分级器的作用在于要带走所有石英粒子（最大为100），因此1号的水流速应该等于100石英的沉降速度；2号的作用在于截下全部方铅矿（最小为20），因此2号的水流速应该等于20方铅矿的沉降速度；3号的作用在于截下全部石英粒子（最小为20），因此3号水流速应该等于20石英的沉降速度。 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。 * * 第一节 重力沉降 混合物 均相混合物 非均相混合物 物系内部各处物料性质均匀而且不存在相界面的混合物。 例如：互溶溶液及混合气体 物系内部有隔开两相的界面存在且界面两侧的物料性质截然不同的混合物。 例如 固体颗粒和气体构成的含尘气体 固体颗粒和液体构成的悬浮液 不互溶液体构成的乳浊液 液体颗粒和气体构成的含雾气体 非均相物系 分散相 分散物质 处于分散状态的物质 如：分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡 连续相 连续相介质 包围着分散相物质且处于连续状态的流体 如：气态非均相物系中的气体 液态非均相物系中的连续液体 分离 机械 分离 沉降 过滤 不同的物理性质 连续相与分散相 发生相对运动的方式 分散相和连续相 一、沉降原理 1、自由沉降 极短，通常可以忽略 该段的颗粒运动速度称为沉降速度，用u0表示。 加速段： 等速段： 浮力Fb 曳力FD 质量力Fc 颗粒在流体中沉降时受力 ---单个颗粒在无限大流体中的降落过程 重力沉降速度：以球形颗粒为例 Re0=du0?/? ?1或2 层流区 ----斯托克斯定律 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） ——斯托克斯公式 颗粒沉降的阻力系数与雷诺数的关系 ——艾伦公式 c) 滞流区或牛顿定律区（Nuton）（103＜Ret ＜ 2×105） ——牛顿公式 b) 过渡区或艾伦定律区（Allen）（1＜Ret103） 离心沉降速度 对照重力场