《概述重力沉降》PPT课件

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1、第5章沉降与过滤主要内容：本章着重介绍沉降的基本原理及相关的计算、有关设备的结构特点及设计计算；结合过滤在工业上的多方面应用，本章还介绍了过滤操作的特点及其相关计算，以及典型的过滤设备。重点内容：重力沉降的基本原理，重力沉降速度的定义及其计算，降尘室的工艺计算；    离心沉降的基本原理，离心沉降速度及其计算，旋风分离器的特点及计算；过滤的基本原理，过滤的基本方程式及恒压、恒速计算。第一节概述化工生产中，需要将混合物加以分离的情况非常多，概括有以下三方面：原料需经过分离提纯或净化后才符合加工要求。从反应器送出的反应产物一般都与尚

2、未反应的原料及副产物混在一起，也要从其中分离出纯度合格的产品及将未反应的原料送回反应器或另行处理。生产中的废气、废液在排放前，应将其中所含的有害物尽量除去，以减轻环境污染，并有可能将其变为有用之物。混合物分为两类，即均相混合物（物系内部各处均匀且无相界面，如：石油、空气）和非均相混合物。非均相混合物包括：固体颗粒的混合物（颗粒间为气体分隔）、由固体颗粒与液体构成的悬浮液、由不互溶液体构成的乳浊液、由固体颗粒（或液滴）与气体构成的含尘气体（或含雾气体）等。悬浮液（固-液混合物）:过滤乳浊液（液-液混合物）:离心分离含尘气体、含雾气体

3、（气-液、气-固混合物）:沉降固、固分离:筛分、分级沉降在非均相混合物中，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）称为分散相或分散物质，包围着分散物质而处于连续状态的流体称为连续相或分散介质。悬浮在空气中的粉尘：分散相粉尘连续相空气由于分散相和连续相具有不同的物理性质（如：尺寸不同、密度不同），可用机械方法分离。例如：气体中所含的灰尘可以用重力、离心力或在电场中将其除去，悬浮液可以通过过滤的方式分离成液体和滤渣两部分，大小不等及密度不同的颗粒构成的混合物可以用分级沉降的方法分开，大小不同的颗粒用筛子亦可分开。一、非

4、均相物系的分离在流体与颗粒组成的非均相物系中，考察流体(连续相)与颗粒间（分散相）的相对运动。三种情况：颗粒静止，流体对其绕流；流体静止，颗粒作沉降运动；两者都动但具有一定的相对速度。可假设颗粒静止，流体以一定的速度对之作绕流；或流体静止，颗粒在流体中运动，分析流体对颗粒的作用力。流体绕过颗粒的流动分析曳力与阻力的关系？当流体以一定速度绕过颗粒流动时，流体与颗粒之间产生一对大小相等、方向相反的作用力，将流体作用于颗粒上的力称为曳力，而将颗粒作用于流体上的力称为阻力。二、流体与颗粒间的相对运动图为流体流过固体时，固体表面的受力情况。

5、一般，总曳力由形体曳力和表面曳力两部分组成。工程上大都将形体曳力和表面曳力合在一起，即研究总曳力。形体曳力和表面曳力的影响因素各是什么？答：组成总曳力的两部分力中，为压力改变所导致的曳力，主要取决于颗粒的形状和位向，称为形体曳力；而则是由于流体和颗粒表面的摩擦所导致的曳力，主要由颗粒表面积的大小决定，称为表面曳力。工程上大都将形体曳力和表面曳力合在一起，即研究总曳力（总曳力FD与流体的μ、ρ、u有关），经因次分析用下式表示：Ap：颗粒在运动方向的投影面积；ξ：曳力系数，无因次曳力系数流体沿一定方位绕过形状一定的颗粒时，影响曳力的因

6、素可表示为：FD=F(l、μ、ρ、u)其中l为颗粒的特征尺寸，对于光滑球体，l即为颗粒的直径dp。应用因次分析可以得出关系式：随着Rep增大，球面上边界层脱体，形成尾流（旋涡），形体曳力增大，见图aRep>500，形体曳力为主，ξ=0.44，曳力与流速平方成正比Rep>2×105尾流区收缩，ξ由0.44突降至0.1左右，见图b第二节重力沉降目的：从含有固体颗粒的流体中将固体和液体分离开基本原理：利用流体和颗粒之间的密度差，在地球引力的作用下使颗粒与流体之间产生相对运动，从而实现两者的分离。沉降的分类：重力沉降和离心沉降。一、重力沉

7、降速度的计算(1)单个球形颗粒的自由沉降单个颗粒在流体中沉降，或者颗粒群在流体中分散较好而颗粒互不接触、互不碰撞的条件下沉降，称为沉降速度。颗粒在流体中的流动在力场中，流体中的颗粒受到三个力的作用：(1)质量力,通常为重力。其大小可表示为：重力场Fg=mg球形颗粒m=πdp3ρp/6(2)浮力Fb，依阿基米德定律，浮力在数值上等于同体积流体在力场中所受的场力，故重力场Fb=mgρ/ρP(3)曳力FD颗粒在力场中的运动过程可分为几个阶段？分为两个阶段：加速段和恒速段。随着颗粒运动速度的增大，颗粒所受的曳力也不断增大，必存在某一时刻使

8、颗粒所受的诸力之和为零，从此时起，颗粒将在流体中作匀速运动，这时颗粒的运动速度称为终端速度。stokes区:（1）ut∝d2说明同一物系，大颗粒易沉降；（2）ut∝1/μ在同一物系，不同的操作条件（t不同）气-固t↑→μ↑→ut↓液-固t↑→μ↓→