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，顆粒在徑向上相對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：結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，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動，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。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價操作效果主要性能指標(biāo)之一

④壓降

是評價旋風(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)時的膨脹、壓縮、旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)向及對器壁的摩擦而消耗的能量，動力消耗，及工藝條件所限制。范圍500～2000Pa。其中：ζ：阻力系數(shù)，對標(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)確計算η及進(jìn)行設(shè)計。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)器壁的時間：令氣流的有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為氣流在器內(nèi)停留時間≤得

ui——進(jìn)口氣流的流速，m/sB——入口寬度(沉降距離)，mNe——氣流旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。計算時通常取Ne=5。3、旋風(fēng)分離計算舉例【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?？杀硎緸椤?/p>

ABC2、在討論旋風(fēng)分離器分離性能時，臨界直徑這一術(shù)語是指——。A、旋風(fēng)分離器效率最高時的旋風(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