熱力學(xué)第二章機械分離和固體流態(tài)化-文庫吧資料
2025-03-05 11:22本頁面
【正文】 顆粒被分離下來的質(zhì)量分率。? 由上式可知，臨界粒徑隨分離器的尺寸增大而增大，因此分離效率隨分離器的尺寸增大而減少。在湍流作自由沉降。它是判斷旋風(fēng)分離器分離效率高低的重要依據(jù)。二、離心沉降設(shè)備 （旋風(fēng)分離器） (cyclone) 氣 — 固非均相分離結(jié)構(gòu)及工作原理? 旋風(fēng)分離器在生產(chǎn)中的應(yīng)用已有近百年歷史，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，分離效率高，目前在化工、采礦、冶金等部門大量使用 旋風(fēng)分離器主要用于除去 5μm 以上的顆粒，其結(jié)構(gòu)為：主體為圓筒，上部為圓筒形，下部為圓錐形。再者離心沉降速度不是定值，與 R有關(guān)，重力沉降速度為恒定的。根據(jù) (a)(b)(c)(d)式，可得：? ur= （ 214）? 從上式可以看出， ur 與 uT2 成正比， uT 與 ω 成正比，因此可通過改變轉(zhuǎn)速來提高沉降速度，使小顆粒得到分離。 Fb= b設(shè)顆粒的密度大于流體密度，則 Fc—F b＞ 0? 顆粒受到一個向外的凈力，從而產(chǎn)生加速度，這時，顆粒與流體產(chǎn)生相對運動。? 例如 20 ℃ 水中 d=50?m， ?=2023kg/m3 ut=為了提高分離效率，提高顆粒的沉降速度，可利用離心力場的作用。 167。(2)、沉降槽進料口以下高度必須保證稠液有足夠的停留時間使沉渣壓緊到要求的濃度。 ? 工業(yè)上連續(xù)沉降槽的設(shè)計必須保證得到工藝過程所需的澄清液和一定濃度的增稠液 。 a b c dBADABCDACD自此以后，便是沉聚區(qū)的壓緊過程，沉聚區(qū)中液體含量逐漸降低，壓緊過程一般很慢，經(jīng)常占沉聚過程的大部分時間。頂層已無顆粒，稱為清液區(qū)（ A）；上層內(nèi)固相分布均勻，濃度與原懸浮液相同，稱為等濃區(qū)（ B）； 下部自上而下濃度增大，其中顆粒增多，稱為變濃區(qū)（ C）；最下部為沉下來的顆粒，堆積比較緊密，稱為沉聚區(qū)（ D）。 ? 沉降槽的典型結(jié)構(gòu)見 P152圖，沉降槽里的沉降過程稱為沉聚過程。其計算原理是一樣的。? 降塵室的工藝計算可分為兩類，一類是設(shè)計型，已知氣體處理量和除塵要求（ dm）計算降塵室大?。?H、 b）。通常降塵室只適用于分離粒度大于 50μm的粗顆粒，一般作為預(yù)除塵用。因此，降塵室一般上設(shè)計為扁型的。 θt=H/ ut位于降塵室最高點顆粒降至室底所需時間（ 最大沉降路線）氣體通過降塵室的時間為（停留時間） θ=L/u = （ 212） 按降塵分離的必要條件： θ≥θt L/u ≥H/ ut uut HHLbVs≤ut L b (213)? 由上式可知，當(dāng)體系一定，氣體的處理量一定時。? 混合物從設(shè)備入口流到出口的時間稱為停留時間 θ，顆粒從設(shè)備入口處位置沉降到器底的時間為沉降時間 θt 。 (3)、分子運動的影響 當(dāng) d ＜ ，非常細時出現(xiàn)此情況，還有形狀，球形（快），非球形（慢）四、沉降分離設(shè)備 分離一般原理 非均相混合物流入沉降設(shè)備，沿一定的途徑從入口流向出口，在此過程中顆粒與流體間產(chǎn)生相對運動，顆粒向器底（或其它表面）沉降。 (1)、干擾沉降，由于顆粒含量大，顆粒之間產(chǎn)生相互作用對沉降的影響（校正）。Ret2=（ 4/3） K3 （ 210a）? 把 ξ 和 Ret2的關(guān)系變換為 ξRet —— R et 的關(guān)系，見P148圖 33 ? 根據(jù)物系的 d、 ρ、 ρS、 μ 可算出 ξRet2 ，查Ret ，反算 ut ut = ? 也可用 K數(shù)群法，求 K值，判斷流型，再用相應(yīng)的公式計算，避免試差。B、摩擦數(shù)群法 (friction number group)? 為了避免試差的麻煩，我們可作一些變換 ， ∵ ut= ， ξ= ∵ Ret2= ? ξ同樣，也可根據(jù)測定的 ut，求顆粒的直徑，如果在層流區(qū)，已知 d、 ρs、 ρ，則可用此式來測定流體的粘度。? 當(dāng)顆粒達到終端速度時，其所受到的凈力為 0，根據(jù) (a)(b)(c)(d)(e)式，有 (π/6)d3(ρsρ)gξ(π/4) (ρut2/2)=0 ut= （ 26）?要算 ut，關(guān)鍵是要算 ξ（阻力系數(shù)）阻力系數(shù) ξ 由于顆粒在流體中的相對運動與固體和液體的物性，流動有關(guān)，影響顆粒運動及運動阻力 Fd的因素相當(dāng)復(fù)雜。 在靜止流體中顆粒的沉降也稱為自由沉降，對于流動的流體，則認(rèn)為顆粒與流體始終以終端速度作相對運動。? 但實驗證明，顆粒沉降的速度達到接近終端速度 u的時間很短。? 在達到沉降速度前的階段，稱為加速階段。 ? 把球形顆粒放入靜止的流體中，顆粒就會受到重力與流體浮力的作用，如果顆粒與流體的密度不同，則顆粒受到的重力與浮力就會不等，如果顆粒的密度 ρs 大于流體的密度 ρ， ? 顆粒受到的重力為 Fg =mg=(π/6)d3ρs g (a)? 受到的浮力為 Fb=(π/6)d3ρg (b)? 顆粒受到向下的凈力為 Fg—F b=(π/6)d3(ρsρ)g (c)FgFb FdA根據(jù)牛頓第二定律，顆粒就會在此凈力的作用下產(chǎn)生向下運動的加速度 ， a=du/dθ? Fg—F b= ma = m (du/dθ) (d) ? 這樣顆粒與流體就產(chǎn)生一個相對運動，一旦產(chǎn)生相對運動，顆粒又會受到流體對顆粒的運動阻力， Fd（曳力 dray force）其大小為 Fd=ξA(ρu2/2) 它的方向與顆粒運動方向相反，并隨 u增大而增大。? 顆粒在流體中的相對運動是一種平行的相對運動，這樣我們就只考慮流體與顆粒間的相對速度，而不考慮是流體或是顆粒靜止不動。
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