【文章內(nèi)容簡介】 2022/10/24 一般 細長的旋風分離器效率高 ， 但超過一定限度 ， 分離效率的提高不明顯 ， 而壓降卻增加 。 改進下灰口 ： 防止已分離下來的粉塵重新?lián)P起 。 目前 ， 我國已定型了旋風分離器 ， 制定了標準流型系列， 如 CLT,CLT/A,CLP/A,CLP/B以及 擴散式旋風分離器 。 旋風分離器的設(shè)計計算 例如 ， 已知氣體流量 VS(m3/s)、 原始含塵量 C1(g/m3)、 粉塵的粒度分布 ， 除塵要求及氣體通過旋風分離器允許的壓強降 ， 要求選擇旋風分離器的形式 ， 確定旋風分離器的直徑和個數(shù) 。 2022/10/24 步驟： a) 根據(jù)具體情況選擇合適的型式 ， 選型時應(yīng)在高效率與地阻力者之間作權(quán)衡 ， 一般長 、 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 。 b) 根據(jù)允許的壓降 確定氣體在入口的流速 ui c) 根據(jù)分離效率或除塵要求 ， 求出臨界粒徑 dC d) 根據(jù) ui和 dc計算旋風分離器的直徑 D e) 根據(jù) ui與 D計算旋風分離器的處理量 ， 再根據(jù)氣體流量確定旋風分離器的數(shù)目 。 f) 校核分離效率與壓力降 2022/10/24 例： 氣體中所含塵粒的密度為 2022kg/m3， 氣體的流量為5500標 m3/h， 溫度為 500℃ ， 密度為 0 . 43kg/m3， 粘度為 ， 擬采用標準形式的旋風分離器進行除塵 ， 要求分離效率不低于 90%， 且知相應(yīng)的臨界粒徑不大于 10μm， 要求壓降不超過 700Pa， 試決定旋風分離器的尺寸與個數(shù) 。 解： 根據(jù)允許的壓強降確定氣體在入口的流速 ui 70 022??? iup ?? ζ= 2022/10/24 ??pui?? 2 sm /7 0 02 ???? 按分離要求 ， 臨界粒徑不大于 10μm， 故取臨界粒徑dc=10μm來計算粒徑的尺寸 。 由 ui與 dc計算 D mNuBdsic610109 ??????? N=5 ???92cis duNB ? ? ?? ?526 0 0 05?????????? ??2022/10/24 旋風分離器的直徑 ： D=4B=4 = 根據(jù) D與 ui計算每個分離器的處理量 ， 再根據(jù)氣體流量確定旋風分離器的數(shù)目 。 進氣管截面積 22 0 7 842 mDDDAB ????每個旋風分離器的氣體處理量為： ? ? iS uABV ?39。 sm /5 3 7 3???含塵氣體在操作狀況下的總流量為： smV S / 50027376005500 3????2022/10/24 所需旋風分離器的臺數(shù)為： 39。 ??SSVVn 為滿足規(guī)定的氣體處理量 、 壓強降及分離效率三項指標 ， 需要直徑不大于 ， 為了便于安排 ， 現(xiàn)采用四臺并聯(lián) 。 校核壓力降與分離效率 四臺并聯(lián)時 ， 每臺旋風分離氣分攤的氣體處理量為： smVV ss / 339。 ?? 為了保證指定的分離效率 ， 臨界粒徑仍取為 10μm。 isc uNBd???9?4DB ?239。39。 8DVABVu Ssi ??2022/10/24 ???????????????239。849DVNDdSSc???mdVD cSS 69 9323239。?????校核 ΔP 239。8DVu Si ? sm / 9 2 ???22iuP ???? ? ?aP5 5 02 2 ???? ? ?aP700? 或者從維持指定的最大允許壓降數(shù)值為前提 ， 求得每臺旋風分離器的最小直徑 。 2022/10/24 ΔP=700Pa ui=82DAB ?iSuV 39。? m??mD ???校核臨界粒徑 isc uNBd???9? mm ? 6 ??? ?根據(jù)以上計算可知 ， 當采用四個尺寸相同的標準型旋風分離器并聯(lián)操作來處理本題中的含塵氣體時 ， 只要分離器在 2022/10/24 （ ～ ） 范圍內(nèi) ， 便可同時滿足氣量 、 壓強降及效率指標 。 倘若直徑 D， 則在規(guī)定的氣量下不能達到規(guī)定的分離效率 。 倘若直徑 D， 則在規(guī)定的氣量下 ， 壓降將超出允許的范圍 。 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)特點與旋風分離器類似。 2022/10/24 第三節(jié) 過濾 過濾的概念 過濾 利用能讓液體通過而截留固體顆粒的多孔介質(zhì) （ 過濾介質(zhì) ） ， 使懸浮液中固液得到分離的單元操作 。 過濾操作中所處理的懸浮液 濾漿 通過多孔介質(zhì)的液體 濾液 被截留住的固體物質(zhì) 濾渣 （ 濾餅 ） 實現(xiàn)過濾操作的外力有重力 、 壓力 、 離心力 ， 化工中應(yīng)用最多的是 壓力過濾 。 一、過濾操作的基本概念 2022/10/24 過濾方式 過濾 深層過濾 濾餅過濾 固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過濾介質(zhì)床層內(nèi)部 ， 懸浮液中的顆粒直徑小于床層直徑 ， 當顆粒隨流體在床層的曲折孔邊穿過時 ， 便粘附在過濾介質(zhì)上 。 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 ） 的場合 固體顆粒成餅層狀沉積于 過濾介質(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 。 2022/10/24 過濾介質(zhì) 過濾介質(zhì)是濾餅的支承物 ， 應(yīng)具有下列條件： a) 多孔性 ， 孔道適當?shù)男?， 對流體的阻力小 ， 又能截住要分離的顆粒 。 b) 物理化學性質(zhì)穩(wěn)定 ， 耐熱 ， 耐化學腐蝕 。 c)足夠的機械強度 ， 使用壽命長 d) 價格便宜 工業(yè)常用的過濾介質(zhì)主要有 a) 織物介質(zhì)： 又稱 濾布 ， 包括有棉 、 毛 、 絲等天然纖維 ，玻璃絲和各種合成纖維制成的織物 ， 以及金屬絲織成的網(wǎng) 能截留的粒徑的范圍較寬 ， 從 幾十 μm到 1μm。 2022/10/24 優(yōu)點： 織物介質(zhì)薄 ， 阻力小 ， 清洗與更新方便 ， 價格比較便宜 ， 是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的過濾介質(zhì) 。 b)多孔固體介質(zhì) ：如素燒陶瓷 ， 燒結(jié)金屬 ． 塑料細粉粘成的多孔塑料 ， 棉花餅等 這類介質(zhì)較厚 ， 孔道細 ， 阻力大 ， 能截留 1～ 3μm的顆粒 。 c) 堆積介質(zhì)： 由各種固體顆粒 （ 砂 、 木炭 、 石棉粉等 ） 或非編織的纖維 （ 玻璃棉等 ） 堆積而成 ， 層較厚 。 d) 多孔膜 ：由高分子材料制成 ， 膜很薄 （ 幾十 μm到 200μm） ， 孔很小 ， 可以分離小到 ,應(yīng)用多孔膜的過濾有超濾和微濾 。 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 ， 使濾餅中的流動通道變小 ，阻力增大 。 加入助濾劑可減少可壓縮濾餅的流動阻力 加入方法 預(yù)涂 將助濾劑混在濾漿中一起過濾 用助濾劑配成懸浮液 ， 在正式過濾前用它進行過濾 ， 在過濾介質(zhì)上形成一層由助濾劑組成的濾餅 。 2022/10/24 濾液通過餅層的流動 空隙率 :單位體積床層中的空隙體積，用 ε表示。 ε=空隙體積 / 床層體積 m3/m3 顆粒比表面積： 單位體積顆粒所具有的表面積，用 a表示。 a=顆粒表面 / 顆粒體積 de=4 水力半徑 =4管道截面積 / 潤濕周邊 顆粒床層的當量直徑可寫為： 二 、 過濾基本方程式 2022/10/24 de∝ 流通截面積 流道長度 ∕潤濕周邊長度 流道長度 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 所以床層的當量直徑為 ： 濾液通過餅層的流動常屬于滯流流型 ， lpdu?322?? )1( ad e ????(1) 2022/10/24 濾液通過餅床層的流速與壓強降的關(guān)系為： 21 Lpdu ce??? （ 2） 在與過濾介質(zhì)層相垂直的方向上床層空隙中的濾液流速 u1與按整個床層截面積計算的濾液平均流速 u之間的關(guān)系為 ： /1 ?uu ? （ 3） 將 （ 1） 、 （ 3） 代入 （ 2） 并寫成等式 )()1(122339。 LpaKu c??? ???2022/10/24 比例常數(shù) K’與濾餅的空隙率 、 粒子形狀 、 排列及粒度范圍等因素有關(guān) 。 對于顆粒床層的滯流流動 ， K’值可取為 5。 )()1(5 223LPau c??? ????——過濾速度表達式 過濾速率 過濾速率 過濾速度 單位時間通過單位過濾面積的濾液體積 單位時間獲得的濾液體積稱為過濾速率 定義 )()1(5 223LPaAddVu c???????? )()1(5 223LPAaddV c???????表達式 2022/10/24 濾餅的阻力 令 322 )1(5???? ar —— 濾餅的比阻 ， 1/m2 rLPAddV c?? ??(4) 令 rLR ? —— 濾餅阻力 rLPAddV c???? （ 5） 速度＝推動力 ∕阻力 2022/10/24 由 R＝ rL可知 ， 比阻 r是單位厚度濾餅的阻力 ， 數(shù)值上等于粘度為 1m/s的平均流速通過厚度為 1m的濾餅層時 ， 所產(chǎn)生的壓強降 。 反映了顆粒形狀 、 尺寸及床層空隙率對濾液流動的影響 床層空隙率 ε愈小及顆粒比表面積 α愈大 ， 則床層愈致密 ，對流體流動的阻滯作用也愈大 。 過濾介質(zhì)的阻力 過濾介質(zhì)的阻力也與其厚度及本身的致密程度有關(guān) ， 通常把過濾介質(zhì)的阻力視為常數(shù) 。 2022/10/24 濾液穿過過濾介質(zhì)層的速度關(guān)系式 ： mmRPAddV???? 式中： ΔP=ΔPC+ΔPm， 代表濾餅與濾布兩側(cè)的總壓強降 ，稱為過濾 壓強差 。 也稱為過濾設(shè)備的 表壓強 。 可用濾液通過串聯(lián)的濾餅與濾布的 總壓強降來表示過濾推動力 ， 用 兩層的阻力之和來表示總阻力 。 )()(mmmcRRpRRppAddV???????????(6) 2022/10/24 設(shè)想以一層厚度為 Le的濾餅來代替濾布 ， me RrL ?故 （ 6） 式可寫為 ）（ 7 )()(ee LLrPrLrLPAddV?????????式中： Le—— 過濾介質(zhì)的當量濾餅厚度 ， 或稱為虛擬濾餅厚度 ， m 在一定的操作條件下 ， 以一定介質(zhì)過濾一定懸浮液時 ， Le為定值 ， 但同一介質(zhì)在不同的過濾操作中 ， Le值不同 。 2022/10/24 過濾基本方程式 濾餅厚度 L與當時已經(jīng)獲得的濾液體積 V之間的關(guān)系為： VLA ?? AVL ??ν—— 濾餅體積與相應(yīng)的濾液體積之比 ， 無因次 ， m3/m3 。 同理 ： AvVLe e?Ve—— 過濾介質(zhì)的當量濾液體積 ， 或稱虛擬濾液體積 ， m3 在一定的操作條件下 ， 以一定介質(zhì)過濾一定的懸浮液時 ，Ve為定值 ， 但同一介質(zhì)在不同的過濾操作中 ， Ve值不同 。 2022/10/24 （ 7） 式就可以寫成 )(AVVrvPAddVe?