第三章 沉降與過濾

第三章沉降與過濾2023/9/91第1頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月

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第二節(jié)重力沉降一、重力沉降速度（一）球形顆粒的自由沉降重力Fg浮力Fb阻力Fd自由沉降：顆粒濃度低，分散好，沉降過程中互不碰撞、互不影響。顆粒下沉第2頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月重力沉降速度:

顆粒受力平衡時，勻速階段顆粒相對于流體的運(yùn)動速度。第4頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）流體中顆粒運(yùn)動的阻力(曳力)

——阻力系數(shù)（曳力系數(shù)）

、

——流體特性dp、ut——顆粒特性第5頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月——球形

圓盤形第7頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）層流區(qū)10－4<

Re<2Stokes區(qū)

（2）過渡區(qū)2<Re<500Allen區(qū)

（3）湍流區(qū)500<Re<2105Newton區(qū)（球形）第8頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）沉降速度的計算層流區(qū)：——Stokes(斯托克斯)式過渡區(qū)：湍流區(qū)：第9頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月試差計算法：假設(shè)沉降處于某一區(qū)域；計算ut；計算Re，校驗區(qū)域；若符合，則正確，否則重新假設(shè)區(qū)域。第10頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）影響沉降速度的其它因素1.干擾沉降2.

顆粒形狀越小，阻力越大，Re相同時沉降速度越小。3.

壁效應(yīng)使沉降速度下降。第11頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月二、重力沉降設(shè)備（一）降塵室第12頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月1.沉降分離條件停留時間：沉降時間：分離條件：W第13頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月2.

生產(chǎn)能力qV——降塵室所處理含塵氣體的體積流量結(jié)論：降塵室的生產(chǎn)能力只與沉降面積WL及顆粒沉降速度ut有關(guān)，而與高度H無關(guān)。第14頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月多層降塵室：若n個隔板，則缺點(diǎn)：清灰難；隔板間距小，顆粒易被揚(yáng)起。第15頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月3.

臨界顆粒直徑臨界顆粒直徑dpC——降塵室理論上能100%除去的最小顆粒直徑。層流第16頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）沉降槽（增稠器）1.

懸浮液的沉聚過程第17頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月2.

沉降槽（增稠器）第18頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)離心沉降一、離心沉降速度（一）沉降過程切向速度u徑向速度ur合成u合

合第19頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月離心力：徑向向外浮力：（向心力）指向中心阻力：指向中心受力平衡時，徑向速度ur為該點(diǎn)的離心沉降速度。第20頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月重力沉降速度ut離心沉降速度ur方向向下，大小不變徑向向外，隨r變化層流（二）離心分離因數(shù)離心分離因數(shù)KC——同一顆粒在同種介質(zhì)中所受離心力與重力之比。第21頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月二、離心沉降設(shè)備（一）旋風(fēng)分離器1.結(jié)構(gòu)與工作原理

KC為5~2500，可分離氣體中5~75m的顆粒。第22頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月2.臨界顆粒直徑uib假設(shè)：切向速度ut=進(jìn)口速度ui

顆粒沉降的最大距離b

層流rm——平均旋轉(zhuǎn)半徑第23頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月n——旋轉(zhuǎn)圈數(shù)沉降時間：停留時間：沉降分離條件：沉降速度：第24頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月臨界顆粒直徑：討論：（1）bdpc

D旋風(fēng)分離器越大，分離效果越不好所以生產(chǎn)能力較大時，一般采用多個小旋風(fēng)分離器并聯(lián)。（2）uidc分離效果好流動阻力大第25頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月3.氣體通過旋風(fēng)分離器的壓力降一般

p=0.3~2kPa進(jìn)、排氣與筒壁之間的摩擦損失；進(jìn)入時突然擴(kuò)大的局部阻力；旋轉(zhuǎn)中動能損失造成氣體壓力降：由于:第26頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)旋液分離器第27頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月(三)沉降式離心機(jī)管式離心機(jī)碟式離心機(jī)螺旋式離心機(jī)第28頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)過濾一、懸浮液的過濾推動力：壓力差，離心力，重力阻力：濾餅、過濾介質(zhì)阻力第29頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）兩種過濾方式1.濾餅過濾第30頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月2.

深層過濾第31頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）過濾介質(zhì)類別：織物介質(zhì)多孔性固體介質(zhì)堆積介質(zhì)

多孔膜：高聚物膜、無機(jī)膜第32頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）濾餅的可壓縮性與助濾劑不可壓縮濾餅：空隙不隨壓力變化可壓縮濾餅：空隙隨壓力增加而減?。ㄋ模┻^濾過程物料衡算——加助濾劑（1）濕濾渣密度C——kg濕渣/kg干渣第33頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）干渣質(zhì)量與濾液體積之比X——kg固體/kg懸浮液kg干渣/m3濾液（3）濕渣質(zhì)量與濾液體積之比（4）濕渣體積與濾液體積之比——kg濕渣/m3濾液m3濾餅/m3濾液第34頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月二、過濾速率基本方程式（一）過濾速率過濾速率：過濾速度：設(shè)為層流流動第35頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月孔道長度孔道中流速與過濾速度的關(guān)系過濾速度第36頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月令——濾餅的比阻過濾速度濾餅阻力過濾介質(zhì)阻力

v——獲得單位體積濾液所形成濾餅的體積，

m3濾餅/m3濾液；第37頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）過濾基本方程濾餅層：過濾介質(zhì)層：

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p1

p2濾液第38頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月過濾速率——過濾基本方程則第39頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月三、恒壓過濾K為常數(shù)——恒壓過濾方程式（一）濾液體積與過濾時間的關(guān)系第40頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月Vo

1V1A第41頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)過濾常數(shù)的測定q

/q

/q～q為直線關(guān)系，其斜率為，截距為第42頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月三、過濾設(shè)備及操作（一）板框過濾機(jī)第43頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月——橫穿洗滌法卸渣、清洗、組裝特點(diǎn)：同部位、不同時間進(jìn)行不同的操作。過濾：洗滌：濾液排出：明流、暗流第45頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)1.結(jié)構(gòu)與操作過濾區(qū)：1－4吹、卸濾渣區(qū)：

11－12吸干洗滌區(qū)：

5－105111410813212特點(diǎn)：同時間、不同部位進(jìn)行不同的操作。第46頁，課件共49頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速為N(1/s