【正文】 1 5?????? ? ???核算沉降流型 55????????????ttdu∴ 原假設(shè)正確 粒徑為 40μm的顆粒的回收百分率 粒徑為 40μm的顆粒定在滯流區(qū) ， 其沉降速度： ? ? ? ? ? ? smgdu st /18 5262???????????????2022/10/24 氣體通過降沉室的時間為： suHt122 1 5 6 ????直徑為 40μm的顆粒在 12s內(nèi)的沉降高度為： muH t 2 3 0 39。 2022/10/24 例： 擬采用降塵室除去常壓爐氣中的球形塵粒 。 降塵室內(nèi)的 顆粒 運動 以速度 u 隨氣體流動 以速度 ut 作沉降運動 二、重力沉降設(shè)備 （ 一 ） 降塵室 2022/10/24 2022/10/24 顆粒在降塵室的停留時間 ul??顆粒沉降到室底所需的時間 tt uH??t?? ?為了滿足除塵要求 tuHul ? ——降塵室使顆粒沉降的條件 HbVu s??ss Vl H bHbVl??? ?ts uHVlH b ??ts b luV ?——降塵室的生產(chǎn)能力 降塵室的生產(chǎn)能力只與降塵室的 沉降面積 bl和顆粒的沉降速度 ut有關(guān) ， 而 與降塵室的高度無關(guān) 。 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 ???與此當量直徑相對應(yīng)的正方體的棱長為： 36?edl ??346???? m4105 6 ???所得方鉛礦的棱長范圍為 ~。 設(shè) l代表棱長 ， Vp代表一個顆粒的體積 。 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 。已知： 粒子形狀 正方體 粒子尺寸 棱長為 ~ 方鉛礦密度 ρs1=7500kg/m3 石英密度 ρs2=2650kg/m3 20℃ 水的密度和粘度 ρ= μ= 103 Pa 沉降速度大于水在環(huán)隙處上升流速的顆粒進入底流 ， 而沉降速度小于該流速的顆粒則被溢流帶出 。 2022/10/24 例： 本題附圖所示 為一雙錐分級器 ， 利 用它可將密度不同或 尺寸不同的粒子混合 物分開 。 用艾倫公式計算沉降速度 。 用試差法計算 先假設(shè)顆粒在滯流區(qū)內(nèi)沉降 ， ? ????182 gdu st ?? 附錄查得 ， 20℃ 時水的密度為 ,μ= 2022/10/24 ? ? ? ?326100 0 9 83 0 0 01095????????tu sm / 3???核算流型 ??ttdu?Re336100 0 9 8107 9 ????????? ? 1＜原假設(shè)滯流區(qū)正確 ， 求得的沉降速度有效 。 例： 試計算直徑為 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 。 ??dutt Re?2022/10/24 2022/10/24 計算在一定介質(zhì)中 具有某一沉降速度 ut的顆粒的直徑 ， 令 ζ與 Ret1相乘 ， 221 3)(4Re tst ug ????? ??? ζ Ret1～ Ret關(guān)系繪成曲線 ， 由 ζ Ret1值查得 Ret的值 ， 再根據(jù) 沉降速度 ut值計算 d。 2022/10/24 沉降速度的計算 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 。 對于非球形顆粒：雷諾準數(shù) Ret中的直徑要用當量直徑 de代替 。 ????????Dduu tt39。 對于球形顆粒的曲線 ， 按 Ret值大致分為三個區(qū)： a) 層流區(qū)或斯托克斯 (Stokes)定律區(qū) （ 10 –4＜ Ret1） tRe24??? ????182 ?? st du—— 斯托克斯公式 2022/10/24 2022/10/24 t??? ???? 6 tstgdu ?? —— 艾倫公式 c) 湍流區(qū)或牛頓定律區(qū) （ Newton） （ 103＜ Ret ＜ 2 105） ??? ???? gdu st?? —— 牛頓公式 b) 過渡區(qū)或艾倫定律區(qū) （ Allen） （ 1＜ Ret103） 2022/10/24 影響沉降速度的因素 1） 顆粒的體積濃度 在前面介紹的各種沉降速度關(guān)系式中 ， 當顆粒的體積濃度小于 %時 ， 理論計算值的偏差在 1%以內(nèi) ， 但當 顆粒濃度較高 時 ， 由于顆粒間相互作用明顯 ， 便 發(fā)生干擾沉降 ，自由沉降的公式不再適用 。 等速階段中顆粒相對與流體的運動速度 ut 稱為沉降速度 。 2022/10/24 沉降 在某種 力場 中利用分散相和連續(xù)相之間的 密度差異 ， 使之發(fā)生相對運動而實現(xiàn)分離的操作過程 。 篩過物：通過篩孔的物料； 篩留物：未能通過的物料。 2022/10/24 三、篩分 篩分原理 Tyler標準篩：篩孔大小以每英寸長度篩網(wǎng)上的孔數(shù)表示，稱之為“目”。 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）。 例如 固 體顆粒和氣體構(gòu)成的含塵氣體 固體顆粒和 液體構(gòu)成的懸浮液 不 互溶液體構(gòu)成的乳濁液 液體 顆粒和氣體構(gòu)成的含霧氣體 概 述 2022/10/24 非均相物系 分散相 分散物質(zhì) 處于分散狀態(tài)的物質(zhì) 如：分散于流體中的固體顆粒 、液滴或氣泡 連續(xù)相 分散相介質(zhì) 包圍著分散相物質(zhì)且處于連續(xù)狀態(tài)的流體 如： 氣態(tài)非均相物系中的氣體 液態(tài)非均相物系中的連續(xù)液體 分離 機械 分離 沉降 過濾 不同的物理性質(zhì) 連續(xù)相與分散相 發(fā)生相對運動的方式 分散相和連續(xù)相 2022/10/24 第一節(jié) 篩分 一、顆粒的特性 最基本特性：大小、形狀和表面積。2022/10/24 第三章 機械分離與固體流態(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 。 例如：互溶溶液及混合氣體 物系內(nèi)部有隔開兩相的界面存在且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同的混合物 。 球形顆粒： α球 =A/V=6/dp 非球形顆粒：形狀因數(shù)。 平均直徑 長度平均直徑 dLm；表面積平均直徑 dAm；體積平均直徑 dVm；體積表面積平均直徑（ Sauter直徑） dVAm。 篩號越大，篩孔越小。 篩的有效性與生產(chǎn)能力 有效性（篩分效率）：一般都小于 1. 生產(chǎn)能力：單位時間能夠加到單位面積篩表面上的物料質(zhì)量表示。 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運動速度而變 ， 可仿照流體流動阻力的計算式寫為 ： 22uAF d ??? 24 dA??對球形顆粒 2422 udFd??? ????maFFF dbg ???2022/10/24 adudgdgd ss ????????? 3223362466 ???(a) 顆粒開始沉降的瞬間 ， 速度 u=0， 因此阻力 Fd=0， a→max 顆粒開始沉降后 ， u ↑ →Fd ↑； u →ut 時 ， a=0 。 當 a=0時 ， u=ut， 代入 （ a） 式 024662233 ??? tsudgdgd ??????? 3 )(4 ?? ?? ?? st dgu ——沉降速度表達式 2022/10/24 阻力系數(shù) ξ 通過因次分析法得知 ， ζ 值是顆粒與流體相對運動時的雷諾數(shù) Ret的函數(shù) 。 2） 器壁效應(yīng) 當器壁尺寸遠遠大于顆粒尺寸時 ， （ 例如在 100倍以上 ）容器效應(yīng)可忽略 ， 否則需加以考慮 。2022/10/24 3） 顆粒形狀的影響 對于球形顆粒： φ s=1， 顆粒形狀與球形的差異愈大 ， 球形度 φs值愈低 。 pe Vd ?36? 3 6Pe Vd ??? 顆粒的 球形度愈小 ， 對應(yīng)于同一 Ret值的 阻力系數(shù) ζ 愈大 但 φs值對 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 。 計算 ut時 ， 先 由已知數(shù)據(jù) 算出 ζRet2的值 ， 再 由 ζ Ret2～ Ret曲線 查得 Ret值 ， 最后由 Ret反算 ut 。 ttud ?? Re?無因次數(shù)群 K也可以 判別流型 ? ????182 gdu st ??? ?2318Re ???? gd st??183K?2022/10/24 當 Ret=1時 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 。 解： 1） 在 20℃ 水中的沉降 。 2） 20℃ 的空氣中的沉降速度 用摩擦數(shù)群法計算 20℃ 空氣： ρ=⒈ 205 kg/m3， μ=⒈ 81 105 根據(jù)無因次數(shù) K值判別顆粒沉降的流型 2022/10/24 ? ?3 2???? gdK s ?? ? ? ? ?? ?3 256 0 0 ????????＜ K， 沉降在過渡區(qū) 。 ? ????? ?? stdgu sm /? 分級沉降 含有兩種直徑不同或密度不同的混合物 ， 也可用沉降方法加以分離 。 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 。 2022/10/24 利用此雙