【正文】 度 de∝ 流道容積 ∕流道表面積 取面積為 1m2厚度為 1m 的濾餅考慮： 床層體積＝ 1 1＝ 1m3 流道容積＝ 1 ε＝ εm3 流道表面積＝顆粒體積 顆粒比表面＝ （ 1－ ε） a m2 所以床層的當(dāng)量直徑為 ： 濾液通過(guò)餅層的流動(dòng)常屬于滯流流型 ， lpdu?322?? )1( ad e ????(1) 2022/10/24 濾液通過(guò)餅床層的流速與壓強(qiáng)降的關(guān)系為： 21 Lpdu ce??? （ 2） 在與過(guò)濾介質(zhì)層相垂直的方向上床層空隙中的濾液流速 u1與按整個(gè)床層截面積計(jì)算的濾液平均流速 u之間的關(guān)系為 ： /1 ?uu ? （ 3） 將 （ 1） 、 （ 3） 代入 （ 2） 并寫(xiě)成等式 )()1(122339。 2022/10/24 助濾劑 濾餅 不可壓縮濾餅 : 顆粒有一定的剛性 ， 所形成的濾餅并不因所受的壓力差而變形 可壓縮濾餅 : 顆粒比較軟 ， 所形成的濾餅在壓差的作用下變形 ， 使濾餅中的流動(dòng)通道變小 ，阻力增大 。 2022/10/24 優(yōu)點(diǎn)： 織物介質(zhì)薄 ， 阻力小 ， 清洗與更新方便 ， 價(jià)格比較便宜 ， 是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的過(guò)濾介質(zhì) 。 適用于懸浮液中顆粒甚小且含量甚微（ 固相體積分率在 %以下 ） 的場(chǎng)合 固體顆粒成餅層狀沉積于 過(guò)濾介質(zhì)表面 ，形成濾餅 適用于處理固相含量稍高 （ 固相體積分率在 1%以上 ） 的懸浮液 。 ㈤ 旋液分離器 旋液分離器（ hydraulic cyclone）是用于分離懸浮液，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與旋風(fēng)分離器類似。 2022/10/24 ΔP=700Pa ui=82DAB ?iSuV 39。 8DVABVu Ssi ??2022/10/24 ???????????????239。 校核壓力降與分離效率 四臺(tái)并聯(lián)時(shí) ， 每臺(tái)旋風(fēng)分離氣分?jǐn)偟臍怏w處理量為： smVV ss / 339。 由 ui與 dc計(jì)算 D mNuBdsic610109 ??????? N=5 ???92cis duNB ? ? ?? ?526 0 0 05?????????? ??2022/10/24 旋風(fēng)分離器的直徑 ： D=4B=4 = 根據(jù) D與 ui計(jì)算每個(gè)分離器的處理量 ， 再根據(jù)氣體流量確定旋風(fēng)分離器的數(shù)目 。 2022/10/24 步驟： a) 根據(jù)具體情況選擇合適的型式 ， 選型時(shí)應(yīng)在高效率與地阻力者之間作權(quán)衡 ， 一般長(zhǎng) 、 徑比大且出入口截面小的設(shè)備效率高且阻力大 ， 反之 ， 阻力小效率低 。 主體結(jié)構(gòu)與各部分尺寸比例的優(yōu)化 ： 根據(jù)流場(chǎng)與顆粒流動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu) ， ㈣ 旋風(fēng)分離器的選型與計(jì)算 2022/10/24 一般 細(xì)長(zhǎng)的旋風(fēng)分離器效率高 ， 但超過(guò)一定限度 ， 分離效率的提高不明顯 ， 而壓降卻增加 。 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器 050 ???iuDd ?2022/10/24 壓力降 氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器時(shí) ， 由于進(jìn)氣管 、 排氣管及主體器壁所引起的摩擦阻力 ， 氣體流動(dòng)時(shí)的局部阻力以及氣體旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的動(dòng)能損失造成了氣體的壓強(qiáng)降 ， 22ic up ???? 對(duì)型式不同或尺寸比例不同的設(shè)備 ξc的值也不同 ， 要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定 ， 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器 ξc=。 如圖 ， 臨界粒徑約為10μm。 2022/10/24 imiscmuNRudBR ??? 21822 ?isc uNBd???9?? —— 臨界粒徑的表達(dá)式 2） 臨界粒徑的影響因素 a) 由 isc uNBd???9? ， 知 Bdc ?即 臨界粒徑隨分離器尺寸的增大而增大 。 旋風(fēng)分離器的處理量 hBuV i ???㈢ 旋風(fēng)分離器的性能 2022/10/24 臨界粒徑 判斷旋風(fēng)分離器 分離效率高低的重要依據(jù)是臨界粒徑 。氣體中所夾帶的塵粒在隨氣流旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，由于密度較大，受離心力的作用逐漸沉降到器壁，碰到器壁后落下，滑向出灰口。 例如；當(dāng)旋轉(zhuǎn)半徑 R=， 切向速度 ur=20m/s時(shí) ， 求分離因數(shù) 。 2022/10/24 離心沉降： 依靠慣性離心力的作用而實(shí)現(xiàn)的沉降過(guò)程 適于分離兩相密度差較小 ， 顆粒粒度較細(xì)的非均相物系 。 2022/10/24 澄清液從槽的周邊溢流出去，稱為溢流（ over flow）；底部排出的稠漿稱為底流（ under flow）。如果為了分離液體而得到稠漿的設(shè)備，就是增稠器（ thickener）。 直徑為 40μm的顆粒被回收的百分率為： %%1 0 05 6 2 3 39。 2022/10/24 例： 擬采用降塵室除去常壓爐氣中的球形塵粒 。 32113)(4Retst ug????? ???2 5 )0 6 () 5 00(323???????? ?φs=， 查圖 33的 ， Ret=22， 則： 2022/10/24 tte ud ??Re?0 69 98100 3???? ? m4101 8 ???與此當(dāng)量直徑相對(duì)應(yīng)的正方體的棱長(zhǎng)為： 36?edl ??346???? m4105 6 ???所得方鉛礦的棱長(zhǎng)范圍為 ~。 2022/10/24 解： 1)水的上升流速 為了得到純方鉛礦粒 ， 應(yīng)使全部石英粒子被溢流帶出 ， 應(yīng)按 最大石英粒子的自由沉降速度決定水的上升流速 。 沉降速度大于水在環(huán)隙處上升流速的顆粒進(jìn)入底流 ， 而沉降速度小于該流速的顆粒則被溢流帶出 。 用艾倫公式計(jì)算沉降速度 。 例： 試計(jì)算直徑為 95μm， 密度為 3000kg/m3的固體顆粒分別在 20℃ 的空氣和水中的自由沉降速度 。 2022/10/24 沉降速度的計(jì)算 1） 試差法 假設(shè)沉降屬于層流區(qū) 方法： ? ????182 ?? st du ut ??dut ?Re Ret Ret＜ 1 ut為所求 Ret＞ 1 艾倫公式 求 ut 判斷 …… 公式適 用 為止 2) 摩擦數(shù)群法 ? ?????34 ?? stgdu由 得 ? ?234tsudg???? ??2022/10/24 22222Re??ttud?? ? ?23234Re????? gd st??? ?3 2???? gdk s ??令 3234Re kt ?? 因 ζ是 Ret的已知函數(shù) ， ζ Ret2必然也是 Ret的已知函數(shù) ， ζ ～ Ret曲線便可轉(zhuǎn)化成 ζ Ret2～ Ret曲線 。 ????????Dduu tt39。 等速階段中顆粒相對(duì)與流體的運(yùn)動(dòng)速度 ut 稱為沉降速度 。 篩過(guò)物：通過(guò)篩孔的物料； 篩留物：未能通過(guò)的物料。 eVd??6?2022/10/24 二、顆粒群的特性 粒度分布 粒度分布曲線（頻率分布、累積分布）。2022/10/24 第三章 機(jī)械分離與固體流態(tài)化 概述 第一節(jié) 篩分 第二節(jié) 沉降分離 第三節(jié) 過(guò)濾 第四節(jié) 離心分離 第五節(jié) 固體流態(tài)化 2022/10/24 混合物 均相混合物 非均相混合物 物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻而且不存在相界面的混合物 。 球形顆粒： α球 =A/V=6/dp 非球形顆粒：形狀因數(shù)。 篩號(hào)越大，篩孔越小。 作用力 重力 慣性離心力 重力 沉降 離心沉降 沉降速度 1） 球形顆粒的自由沉降 設(shè)顆粒的密度為 ρs， 直徑為 d， 流體的密度為 ρ， 第二節(jié) 沉降分離 一、重力沉降 2022/10/24 重力 gdF sg ?? 36?浮力 gdF b ?? 36? 而阻力隨著顆粒與流體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度而變 ， 可仿照流體流動(dòng)阻力的計(jì)算式寫(xiě)為 ： 22uAF d ??? 24 dA??對(duì)球形顆粒 2422 udFd??? ????maFFF dbg ???2022/10/24 adudgdgd ss ????????? 3223362466 ???(a) 顆粒開(kāi)始沉降的瞬間 ， 速度 u=0， 因此阻力 Fd=0， a→max 顆粒開(kāi)始沉降后 ， u ↑ →Fd ↑； u →ut 時(shí) ， a=0 。 2） 器壁效應(yīng) 當(dāng)器壁尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顆粒尺寸時(shí) ， （ 例如在 100倍以上 ）容器效應(yīng)可忽略 ， 否則需加以考慮 。 pe Vd ?36? 3 6Pe Vd ??? 顆粒的 球形度愈小 ， 對(duì)應(yīng)于同一 Ret值的 阻力系數(shù) ζ 愈大 但 φs值對(duì) ζ的影響在滯流區(qū)并不顯著 ， 隨著 Ret的增大 ， 這種影響變大 。 ttud ?? Re?無(wú)因次數(shù)群 K也可以 判別流型 ? ????182 gdu st ??? ?2318Re ???? gd st??183K?2022/10/24 當(dāng) Ret=1時(shí) K=， 此值即為 斯托克斯區(qū)的上限 牛頓定律區(qū)的下限 K值為 。 2） 20℃ 的空氣中的沉降速度 用摩擦數(shù)群法計(jì)算 20℃ 空氣： ρ=⒈ 205 kg/m3， μ=⒈ 81 105 根據(jù)無(wú)因次數(shù) K值判別顆粒沉降的流型 2022/10/24 ? ?3 2???? gdK s ?? ? ? ? ?? ?3 256 0 0 ????????＜ K， 沉降在過(guò)渡區(qū) 。 混合粒子由 上部加入 ， 水經(jīng)可調(diào) 錐與外壁的環(huán)形間隙 向上流過(guò) 。s 假定粒子在上升水流中作自由沉降 ， 試求： 1） 欲得純方鉛礦粒 ， 水的上升流速至少應(yīng)取多少 m/s？ 2） 所得純方鉛礦粒的尺寸范圍 。 3 6 pe Vd?? 3 36 l?? m433 106 8 )(6 ?? ???? ?ps SS??226lde??80 )(6 1068 234??? ?? ??2022/10/24 用摩擦數(shù)群法求最大石英粒子的沉降速度 22223)(4Re????? gd set??14000)(3 )()(4 2334?? ????? ??φs=， 查圖 33的 ， Ret=60， 則： ??ett duRe?43???????sm /0 6 9 ?2022/10/24 2） 純方鉛礦的尺寸范圍 所得到的純方鉛礦粒 尺寸最小的沉降速度應(yīng)等于 用摩擦數(shù)群法計(jì)算該粒子的當(dāng)量直徑 。 2022/10/24 降塵室的計(jì)算 降塵室的計(jì)算 設(shè)計(jì)型 操作型 已知?dú)怏w處理量和除塵要求 ， 求降塵室的大小 用已知尺寸的降塵室處理一定量含塵氣體時(shí) ， 計(jì)算 可以完全除掉的最小顆粒的尺寸 ， 或者計(jì)算要求 完全除去直徑 dp的塵粒時(shí)所能處理的氣體流量 。 ????? ? 假設(shè)顆粒在降塵室入口處的爐氣中是均勻分布的 ， 則 顆粒在降塵室內(nèi)的沉降高度與降塵室高度之比約等于該尺寸顆粒被分離下來(lái)的百分率 。如果為了得到澄清液，常稱為澄清（ clarify），所用設(shè)備為澄清器（ clarifier）。它一般用于大流量、低濃度懸浮液的處理，常見(jiàn)的污水處理就是一例。這種能促進(jìn)溶膠中微粒絮凝的物質(zhì)就是絮凝劑（ coagulant）。 2022/10/24 阻力系數(shù) ：層流時(shí) eR