非均相分离-第二次课.ppt

降尘室：利用重力沉降分离含尘气体中尘粒的设备。是一种最原始的分离方法。一般作为预分离之用，分离粒径较大的尘粒。,3、降尘室,令降尘室的长度为L,高度为H，宽度为b；体积流量为qV的含尘气体以u流速水平通过降尘室，通过时间为t；颗粒在降尘室的沉降速度为ut，沉降时间tt,降尘室的计算,则有：,欲分离浮尘，必须有：,生产能力与降尘室高度无关，仅与沉降速度ut和沉降面积A=bl有关。,若沉降在层流区进行，降尘室可分离的最小颗粒直径：,若将除尘室分隔为n层，则沉降面积增大n倍，即：,生产能力增大n倍,例：用高2m、宽2.5m、长5m的重力降尘室分离空气中的粉尘。在操作条件下空气的密度为0.799kg/m3，粘度为2.5310-5Pas，流量为5.0104 m3/h。粉尘的密度为2000 kg/m3。试求可沉降粉尘的最小直径。,解：与临界直径对应的临界沉降速度为,假设流型属于过渡区，可分离粉尘的最小直径为,校核流型,故属于过渡区，与假设相符。,惯性离心力作用下的沉降速度旋风分离器的结构和操作原理旋风分离器的性能,三、离心沉降（centrifugal settling）,三、离心沉降（centrifugal settling）,依靠离心力的作用，使流体中的颗粒产生沉降运动，称为离心沉降。重力加速度是常数，而离心加速度是变数，所以离心沉降能获得更高的沉降速度和更大的生产能力。,受力分析与重力场相仿，只需以离心加速度代替重力加速度。,若这三个力达到平衡，则有,1、离心沉降速度,可得离心沉降速度为：,由离心加速度：,故有：,若颗粒与流体之间的运动处于滞流区，则ur为：,将滞流时离心沉降速度与重力沉降速度作比较，得：,减小旋转半径 r，增大颗粒进入离心场的切线速度uT，离心分离效果更好。,K值称为离心分离因数，是离心分离设备的重要指标，一般在5-2500之间。可见离心分离比重力分离效果好。,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；可用于高温含尘气体的分离；,特点：,结构：,外圆筒；内圆筒；锥形筒。,2、旋风分离器(cyclone separator),含尘气体从进气管沿切线方向进入,在筒内螺旋向下运动,颗粒被慣性离心力抛向壁面,再沿壁面滑向排灰口.净化气在底部附近沿中心轴螺旋向上运动,形成气芯。适宜除去5-200微米的干燥、低粘性尘埃。,工作原理,（1）临界直径理论上能被完全分离下来的最小颗粒直径。,3、旋风分离器的性能,临界直径计算式：,（2）分离效率,b、粒级效率i 按各种粒度分别表示被分离出来的质量分率。,a、总效率0 指在旋风分离器中被分离出来的颗粒占进入该分离器的全部颗粒的质量分率。,（3）分割粒径（分割直径）,指粒级效率i恰好为50的颗粒直径。对于标准旋风分离器有：,（4）压力损失,一般用来除去气流中直径在5微米以上的颗粒。若含尘量高于200g/m3，可除去3微米的颗粒。不宜处理粘性粉尘、湿度大的粉尘、腐蚀性粉尘。,4、旋风分离器适用的物系条件,重力沉降适宜处理200微米以上的颗粒离心分离适宜处理5-200微米的颗粒5微米以下的颗粒可用袋虑器、湿式捕集、电除尘。,过滤操作的基本概念过滤设备过滤基本方程式过滤生产能力及滤饼洗涤,四、过 滤,过滤介质:过滤采用的多孔物质；滤浆:所处理的悬浮液；滤液:通过多孔通道的液体；滤饼或滤渣:被截留的固体物质。,过滤是以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。,四、过 滤,1、过滤操作的基本概念,滤浆(slurry)：原悬浮液。,滤饼(filter cake)：截留的固体物质。,过滤介质(filtering medium)：多孔物质。,滤液(filterate)：通过多孔通道的液体。,滤饼过滤过程：,刚开始：有细小颗粒通过孔道，滤液混浊。开始后：迅速发生“架桥现象”，颗粒被拦截，滤液澄清。在滤饼过滤时真正起过滤作用的是滤饼本身，而非过滤介质。,2、过滤方式,过滤的操作基本方式有两种：滤饼过滤和深层过滤。,（1）滤饼过滤(cake filtration)：饼层过滤,注意：所选过滤介质的孔道尺寸一定要使“架桥现象”能够发生。,饼层过滤适于处理固体含量较高的悬浮液。,特点：颗粒(粒子)沉积于介质内部。,过滤对象：悬浮液中的固体颗粒小而少。,过滤介质：堆积较厚的粒状床层。,（2）深层过滤(deep bed filtration)：深床过滤,过滤原理：颗粒尺寸 介质通道尺寸，颗粒通过细长而弯曲的孔道，靠静电和分子的作用力附着在介质孔道上。,应用：适于处理生产能力大而悬浮液中颗粒小而且含量少的场合，如水处理和酒的过滤。,