化工原理第三章機械分離與固體流態(tài)化

1、本 文 由 m o o n l i g h t 0 2 3 貢 獻ppt 文檔可能在 WAF端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇 TXT或下載源 文件到本機查看。西安交大化工原理電子課件第三章 機械分離與固體流態(tài)化過 濾 ? 沉 降 ? 固體流態(tài)化前頁后頁返回 主題西安交大化工原理電子課件過濾? ? ? ? 概述 過濾基本方程 過濾常數的測定 濾餅洗滌 過濾設 備及過濾計算前頁后頁返回 主題西 安 交 ? 濾餅過濾其基本原理是在外力(重力、壓力、離心 力)作 用下，使懸浮液中的液體通過多孔性介質，而 大 固體顆粒被截留，從而使 液、固兩相得以分離， 如圖 化 3-1 所示。 工 原 濾漿 理 濾餅

2、電 過濾介 質 子 濾液 課 (a) 濾餅過濾 (b) 架橋現象 件圖 3-1 過濾操作示意圖概述圖 3-2濾餅過濾前頁后頁返回 主題西安交大化工原理電子課件概述1 過濾介質 過濾過程所用的多孔性介質稱為過濾介質， 過濾介質應具有下列特性： 多孔性、孔徑大小適 宜、耐腐蝕、耐熱并具有足夠的機械強度。 工業(yè)用過 濾介質主要有織物介質（如棉、麻、 絲、毛、合成纖維、金屬絲等編織成 的濾布）、 多孔性固體介質（如素瓷板或管、燒結金屬等） 。 固體顆粒被過 濾介質截留后，逐漸累積成餅 （稱為濾餅），如前圖 3-2 所示。前頁 后頁返回 主題西安交大化工原理電子課件概述2 過濾推動力 在過濾過程中，濾液

3、通過過濾介質和 濾餅層流動時 需克服流動阻力，因此， 過濾過程必須施加外力。外力可以是重 力、壓力 差，也可以是離心力，其中以 壓力差和離心力為推動力的過濾過程在 工業(yè) 生產中應用較為廣泛。前頁 后頁返回 主題西安交大化工原理電子課件概述3 濾餅的壓縮性和助濾劑 （ 1）壓縮性 若形成的濾餅剛性不足， 則其內部空 隙結構將隨著濾餅的增厚或壓差的增大 而變形，空隙率減小， 稱這種濾餅為可 壓縮濾餅，反之，若濾餅內部空隙結構 不變形，則稱為不 可壓縮濾餅。返回 主題前頁后頁西安交大化工原理電子課件概述3 濾餅的壓縮性和助濾劑 （ 2）助濾劑 若濾漿中所含固體顆粒很小，或者所形成的濾餅孔 道很小，又

4、若濾餅 可壓縮，隨著過濾進行，濾餅受壓 變形，都使過濾阻力很大而導致過濾困 難?？刹捎弥?濾劑以改善濾餅的結構，增強其剛性。 助濾劑通常是一些不 可壓縮的粉狀或纖維狀固體， 能 形成結構疏松的固體層。 常用的助濾劑有： 硅藻土、纖維粉末、活性炭、石棉等。前頁 后頁返回 主題西安交大化工原理電子課件過濾基本方程L u1 u u le圖 3-3流體在濾餅中流動的簡化模型將孔道視為長度均為 le 的一組平行細管，流體 在細管中的平均流速u1,同時考慮到濾餅較薄，廣義壓力降可近似用壓力降代替，貝心u1 =pl 2 de 32 卩 l e前頁式中 u1 ? 流體的真實流速， m/s； ?p1 ? 通過濾

5、餅的壓力降， N/m2； (3- 1)卩？濾液的粘度，N?s/m2; de ?濾餅層孔道的當量直徑，m le? 孔道的平均長度， m。后頁返回 主題西 安 交 ? 在單位時間內通過單位過濾面積的濾液量為瞬 大 時過濾速度u: dV dq化u= = Ad t d t工式中q ?單位過濾面積所得的濾液 量，q=V/A, m3/m2 原A ?過濾面積，m2 V濾液量 理 令£表示濾 餅層空隙率(£=空隙體積/濾餅層體積)，貝心 電u dV u1 =子££Adr課取le=CL，式3-1中的de采用水力當量直徑，貝心件4 X流通截面積4 X細管的流動空間d =e過

6、濾基本方程潤濕周邊長細管的全部內表面積前頁后頁返回 主題西安交大化工原理電子課件過濾基本方程令顆粒比表面積a二顆粒表面積/顆粒體積，則: d e = 4£ a（1 ?£ ）將上述幾式式代入式 3-1 ，整理得:pl dV £ 3 = Ad t 2Ca 2 (1 ?£ )2 卩 L（32）r = r0 ?p s r 稱為濾餅的比阻，與濾餅的結構有關。可壓縮濾餅的s大約為。不可壓縮濾餅s=0。于是 式3-2可寫成：？p1 過濾推動力 dV （33） = =Ad tr = 2Ca 2 (12a rL過濾阻力式中?p1為過濾推動力，口 rL可視為濾餅阻力前頁 后

7、頁返回 主題西 安 交 ? 將介質阻力折合成厚度為 L 的濾餅阻力，式 3-3 成為： e大 dV ?p(3-4) = Ad t r (L + Le ) 化 L = cV / A為 工 2?p 2?p 1? s (34a) = 原 Le = cVe / A K = 令 理 dV KA 2 代入( 3-4) 中得 ( 3- 5) = 電 d t 2(V + Ve ) 或 (q + q e ) 式中 q e = Ve / A d t 2 件過濾基本方程前頁 后頁過濾基本方程返回 主題西安交大化工原理電子課件過濾基本方程1 恒壓過濾 若過濾過程中保持過濾推動力(壓差)不變，則稱為恒 指定濾漿的恒壓過

8、濾， K 為常數，積分式 3-5 得： 或V 2 + 2VVe = KA 2 tq2+ 2 qqe= K t若過濾介質阻力可忽略不計，則以上兩式簡化為：濾餅層厚度 La rc 卩 rO c子 dq K 課 =壓過濾。對于V 2 = KA 2 t q2 = K t前頁 后頁返回 主題 西安交大化工原理電子課件 過濾基本方程2 恒速過濾 若過濾時保持過濾速度不變，則過濾過程為恒速過濾。 對恒速過濾， 有 代入式 3-5 中得：dV V = 常數 Ad t A tK 2 K At或q 2 + qq e = t 2 2若過濾介質阻力可忽略不計，則以上兩式簡化為： V 2 + VVe =K 2 V =

9、A t 22K q = t 22前頁后頁返回 主題 西安交大化工原理電子課件過濾常數的測定過濾計算要有過濾常數K、qe或Ve作依據。由不同物料形成的懸浮液, 其 過濾常數差別很大。即使是同一種物料，由于操作條件不同、濃度不同， 其過濾常數亦不盡相同。過濾常數一般要由實驗來測定。將恒壓過濾積分方程改寫成：T1 2 = q + qe q K K此式表明，t /q與q之間具有線性關系，實驗中記錄不同過濾 時間t 內的單位面積濾液量q,將t /q對q作圖，得一直線，直線的斜率為1/K， 截距為2qe/K，由此可求出K、qe。用上述方法可以測出不同壓差條件下的K值，再根據K與?p關系 式3-4a，有l(wèi)o

10、g K = (1 ? s ) log ?p + B可見 logK 與 log?p 成直線關系,由直線的斜率可求出壓縮指數 s。前頁 后頁返回 主題西安交大化工原理電子課件過濾常數的測定例 3-1 過濾常數測定CaCO3粉末與水的懸浮液在恒定壓差x 10 5 Pa及25 C下進行過濾，試 驗結果列于表3-1，過濾面積為400cm2，求此壓差下的過濾常數 K和qe。恒壓過濾試驗中的V表3-1恒壓過濾試驗中的 t數據過濾時間t s濾液體積V l前頁后頁返回 主題西安交大化工原理電子課件濾餅洗滌1 洗滌速度 洗滌速度： 洗滌速度洗滌推動力？ dV ? ? ?=洗滌阻力？ Ad t ? w若洗滌壓力與過

11、濾終了時的操作壓力相同式中卩、卩w分別為濾液、洗滌 液的粘度，L、Lw分別為過濾終 了時 濾餅厚度、洗滌時穿過的 濾餅厚度。 KA ? dV ? ? ? = 由過濾基本方程可 知： Adt ? ? e 2(V + Ve )dV ? ? ? Ad t ? w 卩 L ? =Lw ? dV ? ? ? ? Ad t ? e式中V是過濾終了時的濾液量前頁 后頁返回 主題西安交大化工原理電子課件濾餅洗滌2 洗滌時間 t w 設洗滌液用量為Vw則洗滌時間：Vw t w = ? dV ? ? ? ? d t ? w前頁后頁返回 主題西安交大化工原理電子課件過濾設備及過濾計算1. 過濾設備 1. 過濾設備（

12、1）板框壓濾機板與框的結構如 所示， 圖 3-6 所示，四角 均開有孔， 均開有孔，組 裝疊 合后分別構成濾漿 通道、 通道、濾液通道和 洗滌液通道。 洗滌液 通道。圖前頁圖 3-5板框壓濾機簡圖（暗流式）1 固 定 架 2 濾 布 3 濾 板 4 濾 框 5 滑 動 機 頭 6 機 架 7 滑 動 機 頭 板 8 固 定 機 頭 板 9 機 頭 連 接 機 構12非洗滌板框洗滌板圖 3-6濾板和濾框1 濾漿進口； 2洗水進口P139后頁西安交 過濾 大 濾漿由總管入框T框內形成濾餅T濾液穿過餅和布 化T經每板上旋塞排出（明流）工T從板流出的濾液匯集于某總管排出（暗流）原理橫穿洗滌：電洗滌液由

13、總管入板 T濾布T濾餅T濾布 子-非洗滌板-排出課洗滌面=（1/2）過濾面積件前頁 后頁過濾設備及過濾計算返回 主題西安交大化工原理電子課件過濾設備及過濾計算置換洗滌： 洗滌液行程與濾液相同。洗滌面 =過濾面 說明 間歇操作 過濾、洗滌、卸渣、整理、裝合 主要優(yōu)缺點 構造簡單，過濾面積大 而占地省，過濾壓 力高（可達左右） ，便于用耐腐蝕 性材料制造，便于洗 滌。它的缺點是裝卸、 清洗勞動強度較大。前頁 后頁返回 主題西安交大化工原理電子課件過濾設備及過濾計算（2）葉濾機葉濾機是由許多濾葉組成。濾葉為內有金屬網的扁 平框架，外包濾布， 將濾葉裝在密閉的機殼內（加壓 式），為濾漿所浸沒。濾漿中液

14、體在壓力差 作用下穿 過濾布進入濾葉內部，成為濾液從其周邊引出。過濾 完畢，機殼 內改充清水，使水循著與濾液相同的路徑 通過濾餅，進行置換洗滌。 葉濾機也是間歇操作設備，具有過濾推動力大、單 位地面所容納的過濾面積大、 濾餅洗滌較充分等優(yōu)點。 其生產能力比板框壓濾機大，而且機械化程度高， 勞 動力較省， 密閉過濾， 操作環(huán)境較好。 其缺點是構造 較復雜、 造價較高。前頁 后頁返回 主題 西安交大化工原理電子課件過濾設備及過濾計算(3) 回轉真空過濾機圖 P142前頁 后頁返回 主題西 安 交 ? 2. 間歇式過濾機的生產能力及最佳操作周期 2. 間歇式過濾機的生產能力及最佳操作周期 大操作周期

15、包括過濾時間T、洗滌時間TW和卸渣、整理、化 重裝等輔助時間T B設整個操作周期內獲得的濾液量為 工V，則生產能力Q可表示為：V V原Q= = (3-6) Et T + T w + t D 理 假設洗滌液粘度與濾液粘度相近，于是，對板框壓濾 電 機，恒壓操 作時洗滌速率 子課口 LAw ? dV ? LAw ? dV ? 1 ? dV ? 1 KA 2 ? dV ? ? ?=? ? = ? ? = ? ? = x d t ? w L w A ? d t ? e 2 L x 2 Aw ? dT ? e 4 ? d T ? e 4 2(V + Ve ) ? 件前頁 后頁過濾設備及過濾計算西安交？對

16、葉濾機，洗滌速率則為：大 卩LAw? dV ? ? dV ? KA2 ?dV ? ? ? = ? ? =? ?= 化? d t ? w L w A ? d t ? e ? d t ? e 2(V + Ve ) 工 綜合板框壓濾機、葉濾機，洗滌速率可統(tǒng)一寫成： 原 理 KA 2 ?dV ? ? ?= 電？ d t ? w S (V + Ve ) 子對板框壓濾機，式中3 =8;對 葉濾機，3 =2。課件前頁 后頁過濾設備及過濾計算返回 主題西安交大化工原理電子課件過濾設備及過濾計算設洗滌液量Vw=bV則洗滌時間：3 V w (V + Ve )3 b V 2 + VVe Vw t w = = = (

17、dV d t )w KA 2 KA 2()而過濾時間t=V 2 + 2VVe KA 2將t、t w表達式代入式3-6得：KA 2V Q= 2 V + 2VVe +3 b V 2 + VVe + t D KA 2()將上式對 V 求導數，得：KA 2 t D KA 2 ? V 2 ? S bV 2 dQ = dV V 2 + 2VVe + S b V 2 + VVe + t D KA 2()()2前頁后頁返回 主題西 安 dQ V2 S bV 2 交 并令， = 0 得： t D = KA 2 + KA 2 dV 大 S bV 2 V化若介質阻力忽略不計，則二t , KA 2 = S bT =

18、t w，于 是 KA 工 tD = t + t w = t + S b t 原當t D<t + t w 時，dQ/dV>0; t D>t +tw時，dQ/dWO。這表明 理，在過濾介質阻力忽略不計的條件下， 當過濾時間與洗滌時間之 和等于輔助時間時，板框過濾機生產能力最大， 此時的操作周期 電 為最佳操作周期，即 子(E t )opt = 2 t D課若 濾餅不洗滌，則t w=O,達到最大生產能力的條件是：t D = t件2 2過濾設備及過濾計算前頁后頁返回 主題西 安 交 ? 3. 回轉真空過濾機的生產能力 回轉真空過濾機的生產能力大 設轉筒的轉數為每秒鐘n次,轉筒浸入面積

19、占全部轉筒面積的分率為則轉筒任何一部分表面在一個操作周期中的過濾時間為化t = © n工原 根據恒壓過濾方程，在忽略過濾介質阻力的情況下，有V 2 = KA 2t理即轉一圈（一個操作周期）的濾液量為 V = A K t =A K© n 電 故生產能 力為：Q = V E t = nV二n K ©n A = A K © n子課此式表明，提高 轉筒的浸沒分數©及轉數 n 均可提高生 產能力，但這類方法受到一定的限 制。 件前頁 后頁過濾設備及過濾計算返回 主題西安交大化工原理電子課件過濾設備及過濾計算例3-2板框壓濾機計算現用一板框壓濾機過濾含鈦白

20、（TiO2）的水懸 浮液，過濾壓 力為3X 105Pa（表壓）。已知濾框尺寸為 810X810X45mm 共有40個框，已經測得過濾常數 K=5XlO-5m2/s , qe=m2濾餅體積 與濾 液體積之比c= m3/m3。濾框充滿后，在同樣壓力下用清水 洗滌濾餅，洗滌水量為濾液體積的 1/10 ，水與鈦白水懸浮液的粘 度可認為近似相等。試計 算： （1）框全部充滿時所需過濾時間； （ 2）洗滌時間； （3）洗滌后卸 渣、清理、重裝等共需 40 分鐘，求板框壓濾機的生產 能力； （4）這個板 框壓濾機的最大生產能力及最大生產能力下的濾餅厚度。 返回 主題前頁后頁西 安 交 ? 例 3-3 回轉真

21、空過濾機計算 大 有一濃度為 9%（質量）的 水懸浮液，固相密度為3000kg/m3。已經測得濾餅空隙率為£二，操作壓力 化 3X 105Pa（表壓）下的過濾常數為 K=3O0-5m2/s?，F采 工 用一臺回轉真 空過濾機進行過濾， 此過濾機的轉筒直 原 徑為，長度為，浸入角度為 120°， 生產時采 理 用的轉速為轉/分，操作真空度為X 105PQ試求此 電過濾機 的生產能力（以濾液計）和濾餅厚度。假設濾 子餅壓縮指數s=，過濾介質 阻力可忽略不計，濾餅空 課 隙內充滿液體。 件前頁 后頁過濾設備及過濾計算返回 主題西安交大化工原理電子課件沉降沉降速度 ? 重力沉降設備

22、? 離心沉降設備 ? 離心機返回 主題前頁后頁西安交大化工原理電子課件沉降速度1. 自由沉降速度 自由沉降速度 ? 自由沉降 : 單個顆粒在流體中的沉降 過程 稱。 ? 干擾沉降：若顆粒數量較多，相互間距離 較近，則顆粒沉降 時相互間會干擾，稱為 干擾沉降。前頁后頁返回 主題西 安 交 ? 顆粒在流體中受到三個力的作用， 如圖3-13 所示：大 化 ? 質量力B FB=mg （重力），或FB二mac（離心力） 質量力F工浮力F曳力 F原Fb=mp g/ p p ?浮力Fb浮力Fb理p u 2電FD = Z D A質量力F ? 曳力FD曳力F 2子 圖3-13顆粒在流體 式中Z D為曳力系數，A

23、為顆 課 中沉降時受力 粒在流動方向上的投影面積 件b D B沉降速度前頁后頁返回 主題西 安 交 ? 根據牛頓第二定律，作用于顆粒上的合外力使其產生加速 運動， 即： 大 du FB ? Fb ? FD = m （3-7） 化 dt 工 ? 單個顆粒在流體 中的沉降過程分為兩個階段：加速段和等速段， 對于小顆粒，加速段極短， 通?？梢院雎?，于是，整個沉降過程 原 都可認為是勻速沉降。 理 用 ut 表示沉降速度，將式 3-7 用于球形顆粒的自由沉降，忽略加 電 速段，得在 重力場中：子? P ? ? ? z pund = 0 mg ?1 ? ? 2 4 p?課? ? 4d p ( p p ?

24、 p )g件 式中dp為顆粒的當量直徑。u二 整理得：2 t D 2 p p沉降速度t3 pz D前頁后頁返回 主題西安交大化工原理電子課件沉降速度2. 曳力系數 2. 曳力系數利用因次分析可知Z D為雷諾數Rep二dputp / 的函數，其 中口為流體 的粘度。下圖示出了球形顆粒的曳力系數與雷諾數Rep關系的實驗結果。10000 4000 1000 400 100 40zD10 4 11 10 100 1000 10000 105106Rep=dp u t p / 卩圖 3-15曳力系數與雷諾數關系前頁后頁返回 主題西安交？此曲線顯示出四個不同特征的區(qū)域：大24 Z D=化？Rep <

25、2,爬流區(qū)，又稱斯托克斯（Stokes）區(qū)，此時Re p工 ZD = ?2< Rep < 500過渡區(qū)，又稱阿侖（Allen） 區(qū)，此時原Re p理？ 500< Rep <2X 105湍流區(qū)（除邊界層外），又稱牛頓 電（Allen） 區(qū)，此時Z D 子？ （4） Rep >2X105邊界層內也為湍流，Z D將突然下降，呈 現 課 不規(guī)則現象。 件前頁 后頁沉降速度返回 主題西安交大化工原理電子課件沉降速度3. 影響沉降速度的其它因素 影響沉降速度的其它因素 （1）干擾沉降 （2）非球形顆粒的沉降（3）壁面效應前頁后頁返回 主題西安交大化工原理電子課件重力沉降設備1

26、. 降塵室 降塵室L B 氣體 ut u H 氣體 進口 氣體 出口集灰斗圖 3-16降塵室圖 3-17 顆粒在降塵室中的運動(1) 工作原理 氣體入室T減速 顆粒的沉降運動&隨氣體運動返回 主題沉降運動時間 <氣體停留時間T分離前頁 后頁 西安交大化工原理電子課件重力沉降設備說明d f,容易除去氣量VJ,容易除去要想使顆粒從降塵室中被除去，必須滿足：T 0 > T t (停留時間 >=沉降時間)t 0=L/u，而 t t=H/ut能夠剛好被 100%除去的最小顆粒,將滿足其中的條件T 0 = T t 即L H = u ut前頁此時氣體體積流量 Vs = HBu =

27、LBut = Aut后頁返回 主題西 安 交 ? 假設顆粒沉降服從斯托克斯公式 大 處理量為 Vs 時能夠被100淋去的最小顆粒直徑為： 化工 V 18卩d p min = ?原g （ p p ? p ）A說明 理 dmin顆粒、氣體性質，氣體處理量，底面積電 考慮是dmin ，一般認為處在層流區(qū) 子 氣體均布重要性入口錐形 課 橫 截面大操作氣速低t不被卷起件底面積大分離效率高前頁 后頁重力沉降設備返回 主題西 安 交 ? 例 3-4 降塵室計算 大 用降塵室除去礦石焙燒爐爐氣中的氧化鐵粉化塵（密度4500kg/m3）,操作條件下的氣體體 工積流量為6 m3/s,密度為0.6 kg/m3 ,

28、粘度為原，降塵室高2m,寬2m,長 5m試求能100%除去的最小塵粒直徑。理 電 若將該降塵室用隔板分成10層（不計隔板厚 度）,而需完全除去的最小顆粒要求不變,則 子 降塵室的 氣體處理量為多大？若生產能力不變, 課 則能 100%除去的最小塵粒直徑為 多大？ 件前頁 后頁重力沉降設備返回 主題西 安 交 大 化 工 原 理 電 子 課 件重力沉降設備加料2. 增稠器（沉降槽） 2. 增稠器（沉降槽） 增稠器 結構水平擋板清液溢流清液增稠器的構造如右圖。 增稠器的構造如右圖。主要是一個底部 略成錐 形的大直徑（數米百米以上）略成錐形的大直徑（數米百米以上）淺槽高度）（高度4m）。耙 稠漿 工

29、作原理圖 3-18連續(xù)式沉降槽料漿從中央進料口送入液面下 料漿從中央進料口送入液面下 處，以小 擾動迅速分散到整個 液面下 處 橫截面上，顆粒下沉， 變濃區(qū)t沉聚區(qū)； 橫截面上，顆粒下沉，從等濃區(qū)t變濃區(qū)t沉聚區(qū)；在槽底緩慢轉動的 耙 把濃漿中的液體擠出去，并把沉渣聚攏到錐底的中央排渣口， 底流” 耙把 濃漿中的液體擠出去，并把沉渣聚攏到錐底的中央排渣口，以“底流” 排 出。清液向上流動，即使夾帶粒子，顆粒在澄清區(qū)還是有機會再沉降，排出。清液向上流動，即使夾帶粒子，顆粒在澄清區(qū)還是有機會再沉降，溢流”的澄清液體保持清潔。 使“溢流”的澄清液體保持清潔。 返回 前頁 后 頁 主題西安交大化工原理

30、電子課件重力沉降設備 應用增稠器既可用于間歇操作或連續(xù)操作， 增稠器既可用于間歇操作或連 續(xù)操作，具有澄清液體和增稠懸浮液 雙重功能。適用于量大、濃度不高且 顆粒不太細微的懸浮料漿，如污水、 雙重功能。適用于量大、濃度不高且 顆粒不太細微的懸浮料漿，如污水、 煤泥水處理等。工業(yè)上處理大量懸浮 液時，一般采用連續(xù)式增稠器。 煤泥水處理等。工業(yè)上處理大量懸浮液時， 一般采用連續(xù)式增稠器。 改變沉降速度的方法I添加絮凝劑： 添加絮凝劑：一般采用添加少量電解質或表面活性劑的方法， 一般采用添加少量電 解質或表面活性劑的方法，使細小 顆粒凝聚或絮聚； 顆粒凝聚或絮聚；H改變操作條件： 改變操作條件：通常

31、采用諸如：加熱、冷凍或震動等方法， 通常采用諸如：加熱、冷 凍或震動等方法，使顆粒的粒度或相界 面積發(fā)生變化，從而提高或降低沉 降速度。 面積發(fā)生變化，從而提高或降低沉降速度。 返回 前頁 后頁 主 題西安交大化工原理電子課件離心沉降設備1. 旋風分離器 旋風分離器結 構含塵 氣體 B 凈化氣體如右圖所示 ，主 體的上部為圓筒形， 下部為圓錐形，中 央有一升氣 管。A A=D/2 B=D/4 S1D1H1 D1=D/2 D H1=2D H2=2D S1二D/8 D2 D/4 H2 HD2 塵粒圖 3-19旋風分離器的尺寸及操作原理圖前頁后頁返回 主題西 安 交 大 工作原理 化 含塵氣體從側面

32、的矩形進氣管切向進入 器內， 工 然后在圓筒內作自上而下的圓周運動。顆粒在隨氣 原 流旋轉過 程中被拋向器壁，沿器壁落下，自錐底排 出。由于操作時旋風分離器底部 處于密封狀態(tài)， 所 理 以，被凈化的氣體到達底部后折向上， 沿中心軸旋 電 轉著從頂部的中央排氣管排出。 子 課 件前頁 后頁離心沉降設備返回 主題西 安 交 ? 旋風分離器的分離性能 大 旋風分離器的分離性能可以 用臨界直徑 分離效率 臨界直徑和分離效率 臨界直徑 分離效率來表示。 化 工 指能夠從分離器內全部分離出來的最小 （ 1）臨界直徑 臨界直徑 原 顆粒的直徑，用de表示。2理d p p p ui2 I.顆粒及氣體的切線速度

33、恒 定，ur = 電且等于進口氣速；18卩rm三個子B 18卩rm B II.顆粒沉 降過程中所穿過的氣流 二2 t =假定課 的最大厚度等于進氣口寬度 B; r u r d p p p u i2 件 III. 顆粒沉降服從斯托克斯公式。前頁 后頁離心沉降設備返回 主題西安交？若氣體進入排氣管之前在筒內旋轉圈數為N,則運行的 距離為2n rmN故氣體在器內的停留時間為：大2 n rm N化t 0 = ui工原令t r= t 0,解得：9卩B理de = n Nu i pp電子式中氣體旋轉圈數N與進口氣速有關，對 課 常用形式的旋風分離器，風速1225m/s范 圍件內，一般可取N =3，風速愈大，

34、N也愈大。前頁 后頁離心沉降設備返回 主題西 安 交 ？ （2）分離效率 ） 大 指由分離器分離出來的顆粒量與入 口氣體中總粒子 化 總效率 量之比。不能準確地代表旋風分離器的分離性 能。 工 粒級效率是指每一種顆粒被分離的質量百分率, 原 粒級效率 可 以準確表示旋風分離器的分離性能。 理 電 子 課 12 4 6 8 10件粒級效率 顆粒直徑比, dp/de 理論值 實際值 離心沉降設備前頁 圖 3-20 旋風分離器的粒級效率 后頁返回 主題 西安交大化工原理電子課件 離心沉降設備旋風分離器的壓降 壓降損失p = Z c p u i2 / 2Z c與設備的型式和幾何尺 寸有關性能好壞的重要指標氣流進入旋風分離器時，由于突然 擴大引起的損失 ； 與器壁摩擦的 損失； 氣流旋轉導致的動能損失； 在排氣管中的摩擦和旋轉 運動的損 失；旋風分離器的壓降損失一般在 5002000Pa左右。 返回 主題前頁后頁 西安交大化工原理電子課件 離心機概述 利用混合物中不同成分所受離心力 Fr 不同 Fr 源自物料以切線方向進入設備 旋風(液) 分離器 離心機Fr 源自設備本身旋轉 高速旋轉的轉鼓Fr = mar = mr 3 2 = mr(2 n n)2 = 4 n 2mrn2轉鼓直徑、轉速f,則Fr f,分離