環(huán)境工程原理 第06章沉降 (1)

1、第第 II 篇篇 分離過(guò)程原理分離過(guò)程原理 為什么要學(xué)習(xí)分離過(guò)程？ 在環(huán)境領(lǐng)域哪些問(wèn)題涉及分離過(guò)程？ 分離有什么手段？ 本篇主要講授內(nèi)容。 第第II篇篇 分離過(guò)程原理分離過(guò)程原理 混合體系 自然界是混合體系。在生活和生產(chǎn) 過(guò)程中常常會(huì)遇到對(duì)混合體系中的 物質(zhì)進(jìn)行分離的問(wèn)題。 在環(huán)境污染防治領(lǐng)域，研究對(duì)象都 是混合體系（非均相和均相）。 第第II篇篇 分離過(guò)程原理分離過(guò)程原理 問(wèn)題的出現(xiàn)？ 將污染物與污染介質(zhì)或其他污染物分離開(kāi)來(lái)，從 而達(dá)到去除污染物或回收利用的目的。 如在給水處理中需要從水源水中分離去除各種濁 度物質(zhì)、細(xì)菌等。 在廢氣凈化中，也需要分離廢氣中的粉塵、有毒、 有害成分等。 分離在

2、環(huán)境污染防治中的作用 第第II篇篇 分離過(guò)程原理分離過(guò)程原理 機(jī)械分離：非均相混合體系（兩相以上所組成的 混合物） 傳質(zhì)分離：均相混合體系 平衡分離過(guò)程（借助分離媒介，如溶劑或吸附 劑等，使均相混合體系變成兩相系統(tǒng)） 速率分離過(guò)程（在某種推動(dòng)力下，利用各組分 擴(kuò)散速率的差異實(shí)現(xiàn)組分分離） 分離過(guò)程的分類？ 第第II篇篇 分離過(guò)程原理分離過(guò)程原理 第六章 沉降 第七章 過(guò)濾 第八章 吸收 第九章 吸附 第十章 其他分離過(guò)程 第第II篇篇 分離過(guò)程原理分離過(guò)程原理 本篇的主要內(nèi)容 第六章 沉 降 第六章 沉降 第一節(jié) 沉降分離的基本概念 第二節(jié) 重力沉降 第三節(jié) 離心沉降 第四節(jié) 其他沉降 本章主

3、要內(nèi)容 第一節(jié) 沉降分離的基本概念 一、沉降分離的一般原理和類型 二、流體阻力與阻力系數(shù) 本節(jié)的主要內(nèi)容 一、沉降分離的一般原理和類型 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 流體： 液體 氣體 固體顆粒物 液珠 重力場(chǎng) 離心力場(chǎng) 電場(chǎng) 慣性力場(chǎng) 沉降表面：器底、 器壁或其他表面 重力沉降 離心沉降 電沉降 慣性沉降 擴(kuò)散沉降 第一節(jié) 沉降分離的基本概念 沉降過(guò)程作用力特 征 重力沉降 離心沉降 電沉降 慣性沉降 擴(kuò)散沉降 重力 離心力 電場(chǎng)力 慣性力 熱運(yùn)動(dòng) 沉降速率小，適用于較大顆粒分離 適用于不同大小顆粒的分離 帶電微細(xì)顆粒（0.1 m）的分離 適用于1020 m以上粉塵的分離 微細(xì)粒子（0.01 m）的分離 沉降過(guò)

4、程類型與作用力 第一節(jié) 沉降分離的基本概念 在環(huán)境領(lǐng)域沉降原理如何利用？ 水與廢水處理： 各種顆粒物（無(wú)機(jī)砂粒、有機(jī)絮體）的沉降 密度較小絮體的上浮 油珠的上浮 氣體凈化： 粉塵、液珠 第一節(jié) 沉降分離的基本概念 流體阻力與阻力系數(shù) （一）單顆粒的幾何特性參數(shù) 2 3 6 p pp dA dV 表面積 體積 大?。ǔ叽纾⑿螤?、（比）表面積 比表面積a：?jiǎn)挝惑w積顆粒所具有的表面積。 對(duì)于形狀規(guī)則的球形顆粒： 對(duì)于不規(guī)則的顆粒？ pp dV A a 6 1.顆粒的當(dāng)量直徑 a d A d V d ea eV p eV 6 6 3 等體積當(dāng)量直徑 等表面積當(dāng)量直徑 等比表面積當(dāng)量直徑 2.顆粒的形

5、狀系數(shù) 球形度： 1 2 非球形顆粒表面積 的球形顆粒表面積與非球形顆粒體積相同 eS eV d d 二、流體阻力與阻力系數(shù) 當(dāng)某一顆粒在不可壓縮的連續(xù)流體中做穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，顆粒會(huì)受 到來(lái)自流體的阻力。 該阻力由兩部分組成：形狀阻力（p70-72）和摩擦阻力。 流體阻力的方向與顆粒物在流體中運(yùn)動(dòng)的方向相反，其大小與 流體和顆粒物之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度u、流體的密度、黏度以 及顆粒物的大小、形狀有關(guān)。 對(duì)于非球形顆粒物，這種關(guān)系非常復(fù)雜。 第一節(jié) 沉降分離的基本概念 對(duì)于球形顆粒，流體阻力的計(jì)算方程(由量綱 分析）： DP ()Cf Re P P ud Re 顆粒的雷諾數(shù) CD:阻力系數(shù)，是雷諾數(shù)的函

6、數(shù)。 AP：顆粒的投影面積 第一節(jié) 沉降分離的基本概念 2 DDP 2 u FC A （6.1.10） （6.1.11） p D C Re 24 pD udF3 6 . 0 Re 5 .18 p D C 44. 0 D C 1 . 0 D C 2Re p 3 10Re2 p 53 102Re10 p 5 102Re p 層流區(qū)： 過(guò)渡區(qū)： 紊流區(qū)： 紊流邊界層區(qū)： -斯托克斯阻力定律 （1）對(duì)于球形顆粒： 層流區(qū)層流區(qū)過(guò)渡區(qū)過(guò)渡區(qū)湍流區(qū)湍流區(qū) 第一節(jié) 沉降分離的基本概念 第一節(jié) 反應(yīng)器與反應(yīng)操作 (1)簡(jiǎn)述沉降分離的原理、類型和各類型的主要特征。 (2)簡(jiǎn)要說(shuō)明環(huán)境工程領(lǐng)域哪些處理單元涉及沉降

7、分離過(guò)程。 (3)顆粒的幾何特性如何影響顆粒在流體中受到的阻力？ (4)不同流態(tài)區(qū)，顆粒受到的流體阻力不同的原因是什么？ (5)顆粒和流體的哪些性質(zhì)會(huì)影響到顆粒所受到的流體阻力，怎 么影響。 本節(jié)思考題 一、重力場(chǎng)中顆粒的沉降過(guò)程 二、沉降速度的計(jì)算 三、沉降分離設(shè)備 本節(jié)的主要內(nèi)容 第二節(jié) 重力沉降 一、重力場(chǎng)中顆粒的沉降過(guò)程 浮力Fb 重力Fg 假設(shè)球形顆粒粒徑為dP、質(zhì)量為m。沉速如何計(jì)算？ 阻力（曳力）FD 2 DDP 2 u FC A 第二節(jié) 重力沉降 3 bP 6 Fdg （6.2.2） 3 gPP 6 Fdg （6.2.1） gb d d u FFm t 根據(jù)牛頓第二定律，顆粒

8、將產(chǎn)生向下運(yùn)行的加速度 （6.2.3） 達(dá)到平衡時(shí)： gbD 0FFF 2 332 t PPPDP ()0 6642 u dgdgCd ut顆粒終端沉降速度（terminal velocity） （1）層流區(qū)：ReP2 CD=24/ReP PP t D 4() 3 d g u C (6.2.5) 第二節(jié) 重力沉降 2 P tP 1 18 ugd 斯托克斯（Stokes）公式 (6.2.6) （2）過(guò)渡區(qū)：2ReP103 0.6 PPP t () 0.27 gd Re u 艾侖(Allen)公式 PP t () 1.74 gd u （3）湍流區(qū)：103ReP2105 CD = 0.44 牛頓（N

9、ewton）公式 D 0.6 P 18.5 C Re 第二節(jié) 重力沉降 （6.2.7） （6.2.8） 了解影響顆粒沉速的因素（顆粒粒徑） 在已知的顆粒粒徑條件下求沉降速度 由顆粒沉降速度求顆粒粒徑 水處理中的沉降實(shí)驗(yàn) 由顆粒沉降速度求液體黏度 落球法測(cè)定黏度 上述式子有何意義？ 第二節(jié) 重力沉降 1.試差法 假設(shè)沉降屬于某一區(qū)域計(jì)算顆粒沉速按求出的顆粒 沉降速度ut計(jì)算ReP，驗(yàn)證ReP是否在所屬的假設(shè)區(qū)域。如果在， 假設(shè)正確；否則，需要重新假設(shè)和試算。 2. 摩擦數(shù)群法 CD與ReP的關(guān)系曲線中，由于兩坐標(biāo)都含有未知數(shù)ut， 進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換，使其兩坐標(biāo)之一變成不包含ut的已知數(shù)群， 則可以

10、直接求解ut。 二、沉降速度的計(jì)算 第二節(jié) 重力沉降 1.試差法 先假設(shè)沉降屬于某一區(qū)域 按與該區(qū)域?qū)?yīng)的沉降速度 計(jì)算式進(jìn)行顆粒沉速計(jì)算 按求出的ut計(jì)算Rep 驗(yàn)證Rep是否在假設(shè)區(qū)域 顆粒沉降速度計(jì)算正確 是是 否 重新假設(shè) 2.摩擦數(shù)群法摩擦數(shù)群法 (1)已知流體特性和顆粒粒徑dp求ut 圖所示。如 標(biāo)系中，作圖，標(biāo)繪在雙對(duì)數(shù)坐以 ReRe 3 )(4 3 )(4 Re ReRe 3 )(4 3 )(4 2 2 3 2 222 2 2 2 222 2 2 ppD pptp t p pD tp p tp p t pp D D pp t C gdud u gd C udud u gd C

11、C gd u 計(jì)算步驟： P 2 P Re. Re. 由圖中查得 計(jì)算 b Ca D 2 Re pD C 1 Re PD C p Re t t P u du Re. c反算由 (2)已知已知ut求求dp 如圖所示。 標(biāo)系中，作圖，標(biāo)繪在雙對(duì)數(shù)坐以 ppD t p tt p pD tp p tp p t pp D D pp t C u g duu gd C ud ud u gd C C gd u ReRe 3 )(4 3 )(4 Re ReRe 3 )(4 3 )(4 1 322 1 1 2 計(jì)算步驟： P -1 P Re. Re. 由圖中查得 計(jì)算 b Ca D p d ud Re. c tp

12、 P 反算由 2 ReP D C 1 Re PD C P Re 3.無(wú)量綱判據(jù)無(wú)量綱判據(jù)K 2 )( 18 1 18 )( Re 2 3 2 pp ppptp p gd gddud K gd pp 2 3 )( (已知dp求ut) 層流區(qū)的上限Rep=2 令 362 18 ReK K p 作為無(wú)量綱判據(jù)，則 層流 5 2 3 103 . 3 100074. 1 )( 74. 1 )( 74. 1Re K K gd gddud pp ppptp p (已知dp求ut) 紊流區(qū)的下限Rep=1000 紊流 3.無(wú)量綱判據(jù)無(wú)量綱判據(jù)K 計(jì)算步驟： gd uK gd u gd uK gd pp t p

13、p t p t pp )( 74. 1103 . 3 Re )( 27. 0103.363K 18 )( 36 uK. 2 )( K. 1 5 0.6 p 5 2 t 2 3 紊流區(qū)： 過(guò)渡區(qū)： 層流區(qū)： ：選擇公式計(jì)算據(jù) 計(jì)算 思想：已知顆粒直徑dp，求出K，判定沉降所屬的區(qū)， 直接選用相應(yīng)公式計(jì)算ut，避免試算。 無(wú)量綱判據(jù)無(wú)量綱判據(jù)K K法總結(jié)：法總結(jié)： CDRe2P CDReP1（不包含顆粒直徑的摩擦數(shù)群） 由顆粒直徑和其他參 數(shù)，計(jì)算摩擦數(shù)群。 由左圖 -ReP的 關(guān)系曲線，查出相應(yīng) 的ReP值。 如何由沉降速度計(jì)算顆粒直徑？ 由顆粒直徑計(jì)算沉降速度 第二節(jié) 重力沉降 根據(jù)ReP的定

14、義反算出ut P t P Re u d （6.2.10） 2 DP C Re 第二節(jié) 重力沉降 第二節(jié) 重力沉降 第二節(jié) 重力沉降 水處理：平流沉淀池 氣凈化：降塵室 三、沉降分離設(shè)備 第二節(jié) 重力沉降 凈化氣體 凈化液體 含塵氣體 含懸浮物液體 ui l b h 沉淀池或降塵室工作過(guò)程示意圖 dc 位于沉淀池（降塵室）最高點(diǎn)的顆粒 沉降至池底需要的時(shí)間為 ： 流體通過(guò)沉淀池（降塵室）的時(shí)間為: 為滿足除塵或懸浮物要求， t停t沉 即： t tV Vu qu lb h 流體中直徑為dc的顆粒完全去除的條件。 第二節(jié) 重力沉降 t h t u 沉 iV lV t uq 停 q 二、沉降分離設(shè)備之

15、（重力沉降 設(shè)備） 重力沉降是最簡(jiǎn)單的沉降分離方法，它既可 用于分離氣固非均相物系，也可用于分離液 固非均相物系；既可用于將混合物系中的顆 粒與流體分開(kāi)，也可用來(lái)使不同大小或密度 不同的顆粒分開(kāi)。依據(jù)重力沉降原理進(jìn)行操 作的裝置稱為重力沉降設(shè)備。 二、沉降分離設(shè)備之（重力沉降 設(shè)備） 1.降塵室 利用重力沉降從氣流中分 離出塵粒的設(shè)備稱為降塵 室，常見(jiàn)的如圖所示。 操作原理：含塵氣體進(jìn)入降塵室后，因流動(dòng)截面積 的擴(kuò)大而使顆粒與氣體間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，顆粒向室 底作沉降運(yùn)動(dòng)。只要在氣流通過(guò)降塵室的時(shí)間內(nèi)顆 粒能夠降至室底，塵粒便可從氣流中分離出來(lái)。 ut ui VVi q lbh q V u l t

16、 停 t u h t 沉 顆粒降至室底所需時(shí)間為t沉： 當(dāng)t停t沉，塵粒便從氣流中分離出來(lái)，即有： lbu h Vu q u h q V t t V tV , 降塵室一般為矩形方體設(shè)備，其長(zhǎng)、寬和高分別用l、b、h表示，兩 端分別為含塵氣體進(jìn)口和凈化氣出口，氣體流量為qV（m3/s）。 設(shè)氣體通過(guò)降塵室的時(shí)間為t停： 可見(jiàn)，從理論上講降塵室的生產(chǎn)能力只與其沉降 截面積bl及顆粒的沉降速度ut有關(guān)，而與其高度h無(wú)關(guān)。 故可將降塵室做成多層，室內(nèi)均勻設(shè)置若干水平隔板 (間距為40100mm)，構(gòu)成多層降塵室。 多層降塵室生產(chǎn)能力(n層水平隔板)： qV(n+1)utlb 1 )(1 n h h b

17、lu qV n t 隔板間距： 取整 lbu h Vu q t t V 多層沉降室 說(shuō)明說(shuō)明 沉降速度ut應(yīng)按需要分離下來(lái)的最小顆粒計(jì)算； 氣流速度u不應(yīng)太高，以免干擾顆粒的沉降或把已經(jīng) 沉降下來(lái)的顆粒重新卷起。為此，應(yīng)保證氣體流動(dòng)的 雷諾準(zhǔn)數(shù)處于層流范圍之內(nèi)； 降塵室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流動(dòng)阻力小，但體積龐大，分離效 率低，通常僅適用于分離直徑大于50m的顆粒，用 于過(guò)程的預(yù)除塵。 多層降塵室雖能分離細(xì)小的顆粒，并節(jié)省地面，但出 灰麻煩。 例：擬采用降塵室回收常壓爐氣中所含的固體顆粒， 降塵室底面積為12m2，寬和高均為2m，爐氣處理量 為3m3/s。操作條件下氣體密度為0.75kg/m3，黏度為 2

18、.610-5Pas,固體密度為 3000kg/m3。 求： (1)理論上能完全捕集下來(lái)的最小粒徑； (2)粒徑為40m顆粒的回收百分率； (3)若完全回收直徑為8m的塵粒，對(duì)降塵室應(yīng)作如何 改進(jìn)? 解：(1)能完全分離出的最小顆粒的沉降速度 )( 1 .63 )( 18 min m g u d p t 2455. 0 106 . 2 75. 025. 0101 .63 Re 5 6 tp p ud 故沉降屬于層流區(qū)，假設(shè)成立，求得的最小顆粒直徑有效。 ut=qV/bl=3/12=0.25m/s 假設(shè)沉降在層流區(qū)，則由斯托克斯公式求得最小顆粒粒徑 核算沉降流型： (2)直徑為40m的顆粒必在層流

19、區(qū)沉降，其沉降速度ut： 因氣體通過(guò)降塵室的時(shí)間為： t停=lbh/qV=122/3=8s 故理論上直徑40m的顆粒在此時(shí)間內(nèi)沉降高度 h=ut t停=0.10068=0.8048m 設(shè)降塵室入口爐氣均布，在降塵室入口端處于頂部及其 附近的d=40m的塵粒，因其ut0.25m/s，它們隨氣體 到達(dá)出口時(shí)還沒(méi)有沉到底而隨氣體帶出，而入口端處 距室底0.8048m以下的40m的塵粒均能除去，所以 40m塵粒的除塵效率： =h/h=0.8048/2=40.24% sm gd u pp t /1006. 0 106 . 218 81. 9)75. 03000()1040( 18 )( 5 26 2 (

20、3)要完全回收直徑為8m的顆粒，則可在降塵室內(nèi)設(shè)置 水平隔板，使之變?yōu)槎鄬咏祲m室。降塵室內(nèi)隔板層數(shù)n 及板間距h的計(jì)算為： 取n=49,則隔板間距 h=h/(n+1)=2/50=0.040m 因而在原降塵室內(nèi)設(shè)置49層隔板理論上可全部回收直徑 為8m的顆粒。 7 .481 00503. 012 3 1 )/(00503. 0 106 . 218 81. 9)75. 03000()108( 18 )( 5 26 2 t V pp t blu q n sm gd u 如何核算氣體通過(guò)多層降塵室的流動(dòng)雷諾數(shù)如何核算氣體通過(guò)多層降塵室的流動(dòng)雷諾數(shù)Re? 意義何在？意義何在？ (1)簡(jiǎn)要分析顆粒在重力沉

21、降過(guò)程中的受力情況。 (2)層流區(qū)顆粒的重力沉降速度主要受哪些因素影響？ (3)影響層流區(qū)和湍流區(qū)顆粒沉降速度的因素有何不同， 原因何在？ (4)流體溫度對(duì)顆粒沉降的主要影響是什么？ (5)列出你所知道的環(huán)境工程領(lǐng)域的重力沉降過(guò)程。 本節(jié)思考題 第二節(jié) 重力沉降 (6)分析說(shuō)明決定降塵室除塵能力的主要因素是什么。 (7)通過(guò)重力沉降過(guò)程可以測(cè)定顆粒和流體的哪些物性 參數(shù)，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一些測(cè)定方法。 本節(jié)思考題 第二節(jié) 重力沉降 第三節(jié) 離心沉降 一、離心力場(chǎng)中顆粒的沉降分析 二、旋流器工作原理 三、離心沉降機(jī)工作原理 本節(jié)的主要內(nèi)容 一、離心力場(chǎng)中顆粒的沉降分析 r 顆粒與流體之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，顆

22、粒還會(huì)受到來(lái)自流體的 阻力（曳力）FD的作用。 CD與Re有關(guān) 2 2 DDP 42 u FCd 第三節(jié) 離心沉降 浮力(向心力)Fb 32 bP 1 6 Fdr （6.3.2） 慣性離心力Fc 232 cPP 1 6 Fmrdr （6.3.1） 如果這三項(xiàng)力能達(dá)到平衡 du/dt=0 重力沉降 PP t D 4() 3 d g u C 沉降方向不是向下，而是向外，即背離旋轉(zhuǎn)中心。 由于離心力隨旋轉(zhuǎn)半徑而變化，致使離心沉降速度也隨粒 徑所處的位置而變。 離心沉降速率在數(shù)值上遠(yuǎn)大于重力沉降速率。 cbD 2 322 PPDP 1 () 642 d d FFFF u drCd u m t （6.3

23、.3） 2 PP tc D 4() 3 d r u C 顆粒在此位置上的離心沉降速度： （6.3.4） 第三節(jié) 離心沉降 離心加速度與重力加速度的比值（離心分離因素）Kc 2 c r K g 大小可以人為調(diào)節(jié) 離心沉降分離設(shè)備有兩種型式：旋流器和離心沉降機(jī) 旋流器的特點(diǎn)：設(shè)備靜止，流體在設(shè)備中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)行而產(chǎn) 生離心作用。Kc 一般在幾十到數(shù)百之間。 離心沉降機(jī)的特點(diǎn)：裝有液體混合物的設(shè)備本身高速旋轉(zhuǎn) 并帶動(dòng)液體一起旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生離心作用。Kc可以高達(dá)數(shù) 十萬(wàn)。 第三節(jié) 離心沉降 （6.3.5） 旋風(fēng)分離器：用于氣體非均相混合物分離 旋流分離器：用于液體非均相混合物分離 （一）旋風(fēng)分離器 旋風(fēng)分

24、離器在工業(yè)上的應(yīng)用已有近百年的歷史。 旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，在環(huán)境工程領(lǐng) 域也應(yīng)用廣泛。 在大氣污染控制工程中，作為一種常用的除塵裝 置，主要用于去除大氣中的粉塵，常稱為旋風(fēng)除 塵器。 二、旋流器工作原理 第三節(jié) 離心沉降 第三節(jié) 離心沉降 1. 基本操作原理 ui 旋風(fēng)分離器中的慣性離心力是由氣 體進(jìn)入口的切向速度ui產(chǎn)生的。 232 cmPPim 1 / 6 Fmrdur 離心加速度為rm2ui2/rm， 其中rm為平均旋轉(zhuǎn)半徑。 分離因數(shù)為： 其大小為52500，一般可分離 氣體中直徑為575 m的粉塵。 22 m c m i ur K gr g 2. 主要分離性能指標(biāo) 表示旋風(fēng)

25、分離器的分離性能的主要指標(biāo)有臨界直徑和分離效率。 (1) 臨界直徑 臨界直徑是指在旋風(fēng)分離器中能夠從氣體中全部分離出來(lái)的最小 顆粒的直徑，用dc表示。 為分析簡(jiǎn)單，對(duì)氣體和顆粒在筒內(nèi)的運(yùn)動(dòng)作如下假設(shè)： 氣體進(jìn)入旋風(fēng)分離器后，規(guī)則地在筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)N圈后進(jìn)入排氣筒， 旋轉(zhuǎn)的平均切線速度等于入口氣體速度ui。 顆粒在筒內(nèi)與氣體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為層流。 顆粒在沉降過(guò)程中所穿過(guò)的氣流最大厚度等于進(jìn)氣口寬度B。 第三節(jié) 離心沉降 根據(jù)顆粒離心沉降速度方程式，假設(shè)氣體密度顆粒密 度P，相應(yīng)于臨界直徑dc的顆粒沉降速度為： 22 22 PciP tmP m 1 1818 d u urd r 根據(jù)假設(shè)，顆粒最大沉降時(shí)

26、間為： m 22 tcP 18 i r BB t udu 沉 第三節(jié) 離心沉降 （6.3.6） （6.3.7） 若氣體進(jìn)入排氣管之前在筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為N，則運(yùn)行的 距離為2rmN，故氣體在筒內(nèi)的停留時(shí)間為 m i 2r N t u 停 一般旋風(fēng)分離器以圓筒直徑D為參數(shù)，其他參數(shù)與D成 比例，B=D/4。 D增加，dc增大，分離效率減少。 第三節(jié) 離心沉降 （6.3.8） 令t沉=t停，得： c iP 9 B d uN （6.3.9） 0mii x 總效率與粒級(jí)效率之間的關(guān)系： xi為粒徑di的顆粒占總顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù) (2) 分離效率 總效率：指進(jìn)入旋風(fēng)分離器的全部粉塵中被分離下來(lái)的粉 塵的質(zhì)量分

27、數(shù)。 1， 2分別為旋風(fēng)分離器入口和出口氣體中的總含塵量 12 0 1 100% （6.3.10） 粒級(jí)效率：表示進(jìn)入旋風(fēng)分離器的粒徑為di的顆粒被分離下 來(lái)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 i1i2 i i1 100% （6.3.11） 第三節(jié) 離心沉降 總效率表示旋風(fēng)分離器的分離效果，總的除塵效果。但并不能 準(zhǔn)確地代表旋風(fēng)分離器的分離效率。 總效率相同的兩臺(tái)旋風(fēng)分離器，其分離性能卻可能相差很大。 粒級(jí)效率更能準(zhǔn)確地表示旋風(fēng)分離器的分離效率。 粒級(jí)效率曲線：粒級(jí)效率與顆粒粒徑的關(guān)系 第三節(jié) 離心沉降 第三節(jié) 離心沉降 第三節(jié) 離心沉降 旋流分離器用于分離懸浮液，在結(jié)構(gòu)和操作原理上與旋風(fēng) 分離器類似。 旋流分離器

28、的特點(diǎn)： 形狀細(xì)長(zhǎng)，直徑小，圓錐部分長(zhǎng)，有利于顆粒分離。 中心經(jīng)常有一個(gè)處于負(fù)壓的氣柱，有利于提高分離效 果。 在水處理中，旋流分離器又稱為水力旋流器，可用于高濁 水泥沙的分離、暴雨徑流泥沙分離、油水分離、礦廠廢水礦 渣的分離等。 （二）旋流分離器 第三節(jié) 離心沉降 三、離心沉降機(jī)工作原理 根據(jù)離心沉降機(jī)的分離因素Kc的大小，離心機(jī)可分為： 常速離心機(jī)：Kc3000 高速離心機(jī)：3000Kc50000 第三節(jié) 離心沉降 r2 r r1 h 離心機(jī)工作原理示意圖 ui 懸浮液懸浮液 第三節(jié) 離心沉降 離心沉降機(jī)主要用于懸浮液的固液分離。在 離心沉降機(jī)中離心力是靠設(shè)備本身的旋轉(zhuǎn)而 產(chǎn)生的。 假設(shè)層

29、流，在距離中心為r處的顆粒的沉降速 度為： 232 cPP 1 6 Fmrdr ui 假設(shè)某一粒徑為dc的顆粒的臨界沉降軌跡如圖 所示。dc 為可以完全分離的最小顆粒粒徑。 第三節(jié) 離心沉降 2 2 cP t ()d d18 dr ur t 22 cP 18 d () dr t dr （6.3.14） 2 22 cP1 18 ln () r t dr 沉 又，流體在筒內(nèi)的停留時(shí)間t停為 式中qV為懸浮液的體積流量，單位為m3/s。 令t沉t停 顆粒在筒內(nèi)的沉降時(shí)間為從r1到r2所需的時(shí)間， 對(duì)上式進(jìn)行積分。 22 21 i () V rrhh t uq 停 2 c 222 P211 18 ln ()() V qr d hrrr 第三節(jié) 離心沉降 （6.3.15） （6.3.16） （6.3.17） 第三節(jié) 離心沉降 第三節(jié) 離心沉降 (1)簡(jiǎn)要分析顆粒在離心沉降過(guò)程中的受力情況。 (2)比較離心沉降和重力沉降的主要區(qū)別