第五章 颗粒的沉降和流态化2(课件)《化工原理第四版》同步教学（化学工业出版社）

第五章 颗粒的沉降和流态化 2.5 实际沉降 1．群体颗粒相互干扰, 器壁干扰 2．分子运动 dp太小(<0.5μm)，与分子 自由程可比，粘度不再适用 3. 非球形 实际速度偏小 等沉降速度当量直径de 如斯托克斯区 4．液滴或气泡 变形、内部环流、破碎 2.6 实际应用 1．落球粘度计 已知：l, dp,ρp,ρ,τ 求：μ 先设在斯区,则 再验 落球粘度计要求在斯托克斯区使用 2．沉降天平 ①可以由已知的μ,ρp,ρ, ut 求：dp ②当沉降曲线为非直线时，可用数学处理求得 颗粒大小分布 2.7 颗粒的绝对速度up 例3 ut=0.1m/s u=0, up= , u=0.05m/s, up= , u=0.1m/s, up= , u=0.15m/s, up= 。 3 沉降分离设备 3.1 重力降尘室 假设：①入口气体均布 ②固体颗粒与气体同速前进 ③入口固体颗粒均布 气体停留时间 颗粒沉降距离 除尘效率 粒级效率 全部除去的最小颗粒dpmin 降尘室的处理能力 qV=A底utmin 影响因素分析 ①与沉降面积成正比,与高度无关 ②若小颗粒在斯托克斯区沉降，则 t↑,μ气↑,故气体先除尘后加热比先加热后除尘好 ③当dp<dpmin时,若在斯区沉降 设计型计算： 已知：qV,要100%除去的dpmin 求：A 操作型计算： 已知：qV,A 求：dpmin，ηi(dp<dpmin) 重力降尘室加隔板 qV=(n+1)A底utmin 理论上增加至n+1倍 不利因素：实际隔板太多，速度太大， 吹起板上颗粒，会重新带出 例1 现有一密度为2500kg/m3, 直径为0.5mm的尼龙珠放在密度为800kg/m3的某液体中自由沉降,测得ut=7.5×10-3m/s, 试求此液体的粘度。 解：设Re<2, 则 验 原设成立 例2 用降尘室除去含尘气体中的球形尘粒，尘粒密度ρp=4000kg/m3，降尘室长3m,宽2m,高1m。含尘气体μ=2×10-5Pas, 密度ρ=1.2kg/m3，流量为3000m3/h。 试求：①可被100%除下的最小粒径； ②可被50%除下的粒径。 解：① 设Re<2,则 验 ② 3.2 离心沉降 类似于重力场 离心力 浮力 曳力 离心分离因素 由于离心力∝ u一定时, 常减小半径r来提高离心力 设备常为细长形 沉降速度计算中，以ω2r代替g。 如斯托克斯区沉降 近似性：拟定态处理 原则上，离心力随半径是渐增的，沉降在加速 旋风分离器(旋液分离器) 工作原理： 利用u产生旋转场， 颗粒沉降至壁后滑下 1.评价性能的主要指标： ①分离效率 总效率 粒级效率 分割直径dpc—ηi=50%的颗粒直径 ②压降ΔP u↑, 沉降有利, 但ΔP↑ 2．操作中的两个问题： ①不得欠负荷运转 u↓,ω2r↓, ut↓,η↓ 一组旋风分离器并联，负荷不足时关闭几个。 ②锥底料封要严密 按mu1r1=mu2r2, 即使p1,p2均为正压, 锥底r小, u大, p小,会出现负压。 锥底若漏气,会重新卷起颗粒。 3．影响性能的主要因素： 操作气速u, 停留时间 , 设备半径r, 物性μ 4．不利因素： ①气流上升时,部分颗粒的卷起 —改进：扩散式旋风分离器 ②上部粉尘环，有时会被气体带出 —改进：旁通式旋风分离器 3.3 分离过程的选择 1．颗粒的大小 2．粒径和粒度分布的测定方法 3．力学分离过程的选择 >2μm, 常规方法和设备 不困难 <2μm, 特殊方法和设备 较困难 种类 水泥 石灰 滑石 面粉 颜料 烟草 μm 40 1~50 10 15 2 0.2 方法 筛分 光学显微镜 电子显微镜 μm >45 0.5~100 0.001~10 方法 重力沉降 离心沉降 光衍射 X线衍射 μm 2~50 0.05~10 0.001~10 0.001~0.1 4．颗粒大小外的影响因素： 1)分离的目的：是回收固相还是回收液相， 或是两者都回收； 2)物性：液固密度差，液体黏度，含固体浓度； 3)处理量大小。 例：液体中颗粒浓度<