第一节 气固分离ppt课件.ppt

第二章 非均相物系的分离与设备,第一节 气固分离,一 概 述,非均相物系的分离混合物：均相混合物(物系)：物系内部各处物料性质均匀，无相界面。例：混合气体、 溶液。非均相混合物(物系)：物系内部有隔开的相界面存在，而在相界面两侧的物料性质截然不同的物系。例：含尘气体、悬浮液、乳浊液、泡沫液。 许多化工生产过程中，要求分离非均相物系。含尘和含雾的气体，属于气态非均相物系。悬浮液、乳浊液及泡沫液等属于液态非均相物系。,非均相物系 分散相(分散物质)：处于分散 状态的物质。气体中尘粒、悬浮液 中的颗粒、乳浊液中的液滴。 连续相(分散介质)：包围着分 散相，处于连续状态的物质。含尘 气体中的气体、悬浮液中的液体。均相混合物：吸收、蒸馏。非均相混合物：分散相、连续相物理性质不同 (不同)机械方法：沉降、过滤。非均相物系分离的目的：（1）回收分散物质（2）净制分散介质 (3)环境保护和综合利用,二、分离原理,沉降(settling)：在某种力(重力、离心力)作用下，利用连续相与分散相的密度差异，使之发生相对运动而分离的操作。重力沉降：由地球引力(重力)作用而发生的沉降过程。离心沉降：依靠离心力的作用而实现的沉降过程。,（一）影响沉降速度的主要因素,影响沉降速度的主要因素为：颗粒与流体相对运动时所受的阻力颗粒在流体中作重力沉降或离心沉降时，要受到流体的阻力作用,通常称为曳力（drag force）或阻力。Fd,2-1.重力沉降分析颗粒受力情况：阻力系数，无量纲，实验测定 由此可推导出恒速时 固体颗粒的沉降速度,（二）、影响沉降速度的其它因素,颗粒形状 ：测定非球形粒的沉降速度，用沉降速度公式计算出粒径。这样求出来的非球形颗粒的直径，称为当量球径。即用球形颗粒直径来表示沉降速度与其相同的非球形颗粒的直径。壁面效应：当颗粒靠近器壁沉降时，由于器壁的影响，其沉降速度较自由沉降速度小，这种影响称为壁效应。(容器很大，100倍以上可忽略)干扰沉降：当非均相物系中的颗粒较多，颗粒之间相互距离较近时，颗粒沉降会受到其它颗粒的影响，这种沉降称为干扰沉降。干扰沉降速度比自由沉降小。(颗粒浓度0.2%,可近似为自由沉降),2-2 离心沉降离心沉降：依靠离心力的作用而实现的沉降过程。图34 转筒内颗粒在流体中的运动 图34所示的以一定角 速度旋转的圆筒，筒内装 有密度为、粘度为的 液体。液体中悬浮有密度 为p、直径为dp、质量 为m的球形颗粒。假设筒 内液体与圆筒有相同的转 数。当站在旋转轴上观测颗粒的运动，,忽略颗粒的重力沉降，则可看到有离心力沿旋转半径向外作用于颗粒。式中r为颗粒到旋转轴中心的距离。由此式可知，为了增大Fc可以提高也可以增大r。提高比增大r更有效。同时，从转筒的机械强度考虑，r不宜太大。 2-3 离心分离因数同一颗粒所受的离心力与重力之比，为称为离心分离因数是表示离心力大小的指标。,2-4离心沉降速度颗粒在离心力场中沉降时，在径向沉降方向上所受的作用力有离心力浮力（向中心）阻力（向中心）,若这三个力达到平衡，则有此时，颗粒在径向上相对于流体的速度，就是它在这个位置上的离心沉降速度,颗粒的离心沉降速度与重力沉降速度具有相似的关系式，只是重力加速度换为离心加速度而已。但在一定的条件下，重力沉降速度是一定的，而离心沉降速度随着颗粒在半径方向上的位置不同而变化。 在沉降分离中，沉降速度较小的颗粒才考虑用离心沉降。所以离心沉降设计计算的对象为小颗粒。,三、分离设备,3-1降尘室(重力沉降设备)利用重力沉降从含尘气体中分离出尘粒的设备。预分离器，粒径大于50m。重力沉降分离器，依流体流动方式可分为水平流动型与上升流动型。本节介绍最典型的水平流动型降尘室的操作原理。降尘室的示意图，如图32所示。,含尘气体进入降尘室后，因流道截面积扩大而流速u降低。只要气体从降尘室进口流到出口所需要的停留时间等于或大于尘粒从降尘室的项部沉降到底部所需的沉降时间，则尘粒就可以分离出来。为提高降尘室的生产能力，可在降尘室内设置水平隔板构成多层降尘室，每层高度为25100mm，颗粒沉降到各层隔板表面，使出灰不太方便。,降尘室中气速不宜过大，以防止气流湍动卷起己沉降的尘粒，一般气速应控制在1.53m/s以下。降尘室结构简单，气流阻力小，但体积庞大，分离效率低,3-2 旋风分离器,一、构造与操作含尘气体从圆筒上都的长方形切线进口进入旋风分离器里。进口的气速约为1520m/s。含尘气体在器内沿圆筒内壁旋转向下流动。到了圆锥部分，由于旋转半径缩小而切向速度增大，并继续旋转向下流动。到了圆锥的底部附近，转变为上升气流，最后由上部出口管排出。在气体旋转流动过程中，颗粒由于离心力作用向外沉降到内壁后，沿内壁落入灰斗。,旋风分离器是利用离心力作用净制气体的设备，其结构简单，制造方便，分离效率高，并可用于高温含尘气体的分离，所以在生产中得到广泛应用。通常旋风分离器宜分离5200m的粒子，过小的粒子其分离效率较低，对于大于200m的粒子最好使用隆法室先予除去。旋风分离器不适用于分离黏性大、含湿量高、腐蚀性强的物质，否则影响分离效率，甚至堵塞分离器。,二、结构型式旋风分离器是一种较为常见的通用设备，己定型生产，可以从有关手册中查到其主要结构尺寸及性能。中国生产的旋风分离器型号有CLT、CLT/A、CLT/A、CLP/B及扩散式等。CLT是最原始的旋风分离器，目前己被沟汰。上述代号中，C表示除尘器，L表示离心式，A、B表示产品的类别。,3-3.其他除尘器,1.袋滤器袋滤器是利用滤布过滤气体中粉尘的净化设备。右图为脉冲袋滤器的结构示意图。含尘气体由下部进气管进入，分散通过滤袋时，粉尘被截面留在袋的外侧，通过滤袋净化的气体，从上部出口排出。,滤袋外的粉尘，一部分借重力落至灰斗内，剩在滤袋上的粉尘隔一段时间用压缩空气吹一次，使粉尘落入灰斗，经排灰阀排出。一般袋滤器有几十个滤袋，并分成34组，在操作中其中一组处于吹落卸灰状态，其余各组进行正常除尘。每组是处于除尘还是卸尘，均由自控阀按规定顺序进行。,袋滤器可捕集非黏性、非纤维性的工业粉尘，除尘效率高，允许风速大，但需要较高压力的压缩空气。当气体中含有水汽或处理吸水性粉尘时易堵塞，故使用范围受到一定限制。,2.湿法除尘 湿法除尘主要依靠亲水的尘粒与水、水滴或其他液体相互接触或碰撞，使尘料黏附或凝聚，从而与气体分离。只有含尘气体允许被增湿或冷却，且粉尘分离出来是无价值的，同时又不污染环境时，采用湿法除尘是有效的。下图为常用的几种除尘型式。,1）.喷淋式除尘器 一般要求气速不超过12m/s，因气速较低，故阻力小，可作为初步净化用。缺点是设备庞大，效率低。2）.鼓泡式除尘器 气体经筛板上的筛孔鼓泡上升，产生很多泡沫，气液两相接触充分，扰动激烈，除尘效率高。3）.填料式除尘器 一般气速为23m/s，不超过4m/s。填料的密度和厚度越大，除尘效率越高，但阻力损失也相应增加。还可以用（1040）mm的聚氯乙烯空心小球代替填料，形成湍球塔，提高除尘效率。,3.静电除尘器 静电除尘是利用强电场中气体发生的电离作用，使尘粒带电荷而被电极所吸引，尘粒便从气体中被除去。 通常阴极为金属丝，其直径为1.52mm，阳极为管状或平板状，电极之间的距离是100200mm。在管状电除尘中，单管处理量小，往往排列成多管。,作业,1.什么是分散物质？什么是分散介质？2.什么叫非均相物系？分离的目的是什么？3.气固分离应用在哪些方面？有哪些分离方法和设备？4.说明旋风分离器的操作原理。,