化工單元操作任務(wù)二

任務(wù)二離心沉降任課教師：趙佩復(fù)習(xí)內(nèi)容：自由沉降干擾沉降重力沉降速度的計(jì)算影響重力沉降速度的因素重力沉降設(shè)備任務(wù)二離心沉降離心沉降速度分離因數(shù)離心沉降設(shè)備

與顆粒在重力場中相似，顆粒在離心力場中也受到三個(gè)力的作用，即慣性離心力Fc、向心力Fb、阻力Fd

當(dāng)三力平衡時(shí)，顆粒在徑向上相對(duì)于流體的速度即為顆粒在此位置上的離心沉降速度ur。

，其中uT為入口流體的切向速度。一、離心沉降速度推導(dǎo)過程：

依靠慣性離心力的作用而實(shí)現(xiàn)的沉降過程叫作離心沉降。

慣性離心力＝

向心力＝

阻力＝－－＝0解得離心沉降速度為：

……………（Ⅵ）

，

代入式（Ⅵ）得：

………………（Ⅶ）

同一顆粒在同種介質(zhì)中的離心沉降速度與重力沉降速度的比值，稱為分離因數(shù)

二、離心分離因數(shù)離心分離因數(shù)Kc是離心分離設(shè)備的重要性能指標(biāo)，Kc值愈高，離心沉降效果愈好。如高速管式離心機(jī)，

Kc可高達(dá)數(shù)十萬。1、旋風(fēng)分離器

臨界粒徑：是判斷旋風(fēng)分離器分離效率高低的重要依據(jù)。5-75μm的粒子。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定。

三、離心沉降設(shè)備2、旋液分離器

旋風(fēng)分離器相比，旋液分離器的特點(diǎn)是(1)形狀細(xì)長，直徑小，圓錐部分長，以利于顆粒的分離；(2)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。旋液分離器中顆粒沿壁面高速運(yùn)動(dòng)，磨損嚴(yán)重，一般采用耐磨材料制造。懸浮液從圓筒上部的切向進(jìn)口進(jìn)入器內(nèi)，旋轉(zhuǎn)向下流動(dòng)。工作過程：液流中的顆粒受離心力作用，沉降到器壁，并隨液流下降到錐形底的出口，成為較稠的懸浮液而排出，稱為底流。澄清的液體或含有較小較輕顆粒的液體，則形成向上的內(nèi)旋流，經(jīng)上部中心管從頂部溢流管排出，稱為溢流。

液體的粘度約為氣體的50倍，液體的(ρp-ρ)比氣體的小，懸浮液的進(jìn)口速度也比含塵氣體的小，所以同樣大小和密度的顆粒，沉降速度遠(yuǎn)小于含塵氣體在旋風(fēng)分離器中的沉降速度。要達(dá)到同樣的臨界粒徑要求，則旋液分離器的直徑要比旋風(fēng)分離器小很多。特點(diǎn)旋液分離器的圓筒直徑一般為75～300mm。懸浮液進(jìn)口速度一般為5～15m/s。壓力損失約為50～200kPa。分離的顆粒直徑約為10～40

m。主要技術(shù)參數(shù)3、沉降離心機(jī)（1）工作原理：利用機(jī)械帶動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)，分離非均相混合物的設(shè)備。（2）種類：立式、臥式；間歇式、連續(xù)式；人工卸料式、螺旋卸料式、刮刀卸料式。（3）管式分離機(jī)、螺旋卸料沉降離心機(jī)構(gòu)造：上部一圓筒，下部一圓錐，內(nèi)有氣管，氣體切向入口含塵氣體切向進(jìn)入旋風(fēng)分離器，旋轉(zhuǎn)過程中，顆粒在離心力的作用下被拋向器壁，與器壁撞擊失去能量而落入錐底后，由排灰口排出。凈化后的氣體由頂部排氣管排出。①構(gòu)造及工作原理（一）旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器實(shí)物圖

②壓力分布器壁附近：最高。中心處：最低。出灰口：密封性能好，不易漏入氣體。

③分離效率a、總效率b、粒級(jí)效率其中C為顆粒的質(zhì)量濃度，g/m3c、兩者關(guān)系xi為質(zhì)量分?jǐn)?shù)?？稍u(píng)價(jià)操作效果主要性能指標(biāo)之一

④壓降

是評(píng)價(jià)旋風(fēng)分離器的性能好壞的重要指標(biāo)。壓降是由氣體流經(jīng)器內(nèi)時(shí)的膨脹、壓縮、旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)向及對(duì)器壁的摩擦而消耗的能量，動(dòng)力消耗，及工藝條件所限制。范圍500～2000Pa。其中：ζ：阻力系數(shù)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器，

ζ=8.0。旋風(fēng)分離器能夠分離出的最小顆粒直徑稱為臨界粒徑。⑤臨界粒徑dcdc＝5～75μm

⑥特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，體積小，可以并聯(lián)操作。分離效率高。阻力損失大，易磨損。相關(guān)理論尚不完善，不能準(zhǔn)確計(jì)算η及進(jìn)行設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器的尺寸H1H2SBDD1hui圖2-1標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器（1）臨界粒徑

——旋轉(zhuǎn)平均半徑，m

顆粒到達(dá)器壁的時(shí)間：令氣流的有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為氣流在器內(nèi)停留時(shí)間≤得

ui——進(jìn)口氣流的流速，m/sB——入口寬度(沉降距離)，mNe——?dú)饬餍D(zhuǎn)的圈數(shù)。計(jì)算時(shí)通常取Ne=5。3、旋風(fēng)分離計(jì)算舉例【例2-1】某含塵空氣中微粒的密度為1500kg，溫度70℃，常壓下流量1200?，F(xiàn)采用筒體直徑400mm的標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器進(jìn)行除塵，試求能分離出塵粒的最小直徑。解：應(yīng)用式（Ⅷ）求取，即：

查圖得：練習(xí)題一、單項(xiàng)選擇題1、離心分離因素Kc為離心力場強(qiáng)度與重力場強(qiáng)度之比。可表示為——。

ABC2、在討論旋風(fēng)分離器分離性能時(shí)，臨界直徑這一術(shù)語是指——。A、旋風(fēng)分離器效率最高時(shí)的旋風(fēng)分離器的直徑；B、旋風(fēng)分離器允許的最小直徑；C、旋風(fēng)分離器能夠全部分離出來的最小顆粒的直徑；D、能保持滯流流型時(shí)的最大顆粒直徑。

1C2C3、旋風(fēng)分離器主要是利用____的作用使顆粒沉降而達(dá)到分離。A、重力；B、慣性離心力；C、靜電場；D、重力和慣性離心力4、旋風(fēng)分離器的進(jìn)氣口寬度B值增大，其臨界直徑_____。A、減?。籅、增大C、不變；D、不能確定