西北大学：《化工原理》课程教学资源（课件讲稿）沉降分离设备

西北大学化工原理课件 - 第三节沉降分离设备 一、重力沉降设备 1.降尘室 按流体流动方式的不同，重力沉降设备可分为水平流动型 与上升流动型两种。下图为水平流动型降尘室。 H L 降尘室 颗粒在降尘室中的运动 1一气体入口；2一气体出口；3一集尘斗 动画演示

1 西北大学化工原理课件 一、重力沉降设备 1.降尘室 按流体流动方式的不同，重力沉降设备可分为水平流动型 与上升流动型两种。下图为水平流动型降尘室。 动画演示 第三节 沉降分离设备 q v

西北大学化工原理课件 ①工作原理 含尘气秘 净化气体 气体入室→因A增大而减速 →颗粒沉降并随气体运动 沉降运动时间≤气体停留时间 分离 操作特点：d,个、qw↓尘粒易除去 ②临界直径d in 指能(100%)被降尘室除去的最小颗粒直径。 颗粒所需的沉降时间 t=H/u, 在降坐室内停留时间 t,=L/u H L 100%分离满足的条件：t,= ≤=T u, u 2

2 西北大学化工原理课件 ① 工作原理 气体入室 →因A增大而减速 →颗粒沉降并随气体运动 操作特点： d p ↑ 、 q v ↓尘粒易除去 ② 临界直径 dmin 指能(100%)被降尘室除去的最小颗粒直径 。 颗粒所需的沉降时间 τ t=H/u t 在降尘室内停留时间 τ r =L/u 100%分离满足的条件： r t t u L u H τ =≤= τ 分离 沉降运动时间 ≤气体停留时间

西北大学化工原理课件 - 分离所需最小沉降速度u+: Hu HBu 9 4≥ L LW A dn(p。-p)g 184 A 能被100%分离的最小颗径 (临界直径dmin）: 18uu, 184 9 184 min Vg(p,-p)Vg(p。-p)Ag(P。-p)BL 3

3 西北大学化工原理课件 能被100%分离的最小颗径（临界直径 dmin）： ( ) 2 min 18 p v t d g q u A ρ ρ μ − = = ( ) ( ) ( ) min 18 t vv 18 18 pp p u qq d gg g A BL μ μ μ ρρ ρρ ρρ ⋅ == = −− − 分离所需最小沉降速度u t： v t Hu HBu q u L LW A ≥= =

西北大学化工原理课件 说明： Idpc颗粒与气体物性(Pp dpp、μ)，气体处理量 (Vs),底面积(A)有关，但与降尘室高度(H无关；即： H↓→r与，↓→u与d不变。思考：除尘与预热的顺序？ Ⅱ考虑是dc，计算时一般认为处在层流区； Ⅲ采用水平隔板分为N层时，u与t不变，每层高度与uc 降为原来的，d则降为原来的； IVqVmax~某一粒径能100%被去除；而qVmax~(100%去除的) d,A,与H无关； V气体均布重要性一入口锥形； VI横截面大—操作气速低→不被卷起， 底面积大一分离效率高

4 西北大学化工原理课件 说明： Ⅰ dpc ~颗粒与气体物性 ( ρ p 、 d p、ρ、 μ ) ，气体处理量 (Vs)，底面积(A)有关，但与降尘室高度(H)无关；即： Ⅱ考虑是 dpc ，计算时一般认为处在层流区； Ⅲ采用水平隔板分为 N层时， u 与 τ r不变，每层高度与 utc 降为原来的 ，N dpc则降为原来的 ； 1 N 1 H ↓ → τt 与 τ r↓→ utc 与 dpc不变。思考：除尘与预热的顺序？ Ⅳ qVmax ~某一粒径能100%被去除；而 qVmax~ (100%去除的) d, A，与 H无关； Ⅵ横截面大——操作气速低→不被卷起， 底面积大——分离效率高。 Ⅴ气体均布重要性——入口锥形；

西北大学化工原理课件 2.增稠器 ①结构 增稠器的构造如右图。主要是一个底 澄清区 增浓区 澄清液 部略成锥形的大直径（数米~百米以上） 浅槽（高度2.5~4m)。 动画演示 ②工作原理 稠浆 料浆从中央进料口送入液面下0.31.0m处，以小扰动迅速 分散到整个横截面上，颗粒下沉，从等浓区→变浓区→沉聚 区；在槽底缓慢转动的耙把浓浆中的液体挤出去，并把沉渣聚 拢到锥底的中央排渣口，以“底流”排出。清液向上流动，即使 夹带粒子，颗粒在澄清区还是有机会再沉降，使“溢流”的澄清 液体保持清洁 动画演示 5

5 西北大学化工原理课件 2. 增稠器 ① 结构 增稠器的构造如右图。主要是一个底 部略成锥形的大直径（数米～百米以上） 浅槽（高度2.5 ～4m）。 悬浮液 澄清液 稠浆 料浆从中央进料口送入液面下0.3~1.0m处，以小扰动迅速 分散到整个横截面上，颗粒下沉，从等浓区 → 变浓区 → 沉聚 区；在槽底缓慢转动的耙把浓浆中的液体挤出去，并把沉渣聚 拢到锥底的中央排渣口，以 “底流 ”排出。清液向上流动，即使 夹带粒子，颗粒在澄清区还是有机会再沉降，使 “溢流 ”的澄清 液体保持清洁。 ② 工作原理 动画演示 动画演示

西北大学化工原理课件 ③应用 增稠器可用于间歇或连续操作，具有澄清液体和增稠悬浮液 双重功能。适用于量大、低浓且颗粒不太细微的悬浮料浆，如污 水、煤泥水处理等。处理大量悬浮液时常采用连续式增稠器。 悬浮液 含尘气流 清洁气流 5 澄清液 旋转齿耙 稠浆 图5-8多层沉降器 图5-9 增稠器 1一隔板；2一挡板 6

6 西北大学化工原理课件 增稠器可用于间歇或连续操作，具有澄清液体和增稠悬浮液 双重功能。适用于量大、低浓且颗粒不太细微的悬浮料浆，如污 水、煤泥水处理等。处理大量悬浮液时常采用连续式增稠器。 ③ 应用

西北大学化工原理课件 帝心大子 3.分级器 固体混合物 澄清液 II 水 是

7 西北大学化工原理课件 3. 分级器

西北大学化工原理课件 二、离心沉降设备 对(P。p)较小，粒度较细的 非均相体系，可采用离心沉降 mro2 ro? 记 r2o2 X= = F 排气 mg 8 rg rg U=Iω 进气 0一离心分离因素 1.旋风分离器 ①结构与工作原理 分离器主体上部为圆筒形， 出灰口 下部为圆锥形，见右图。 旋风分离器 8

8 西北大学化工原理课件 二、离心沉降设备 1.旋风分离器 ① 结构与工作原理 分离器主体上部为圆筒形， 下部为圆锥形，见右图。 对 ( ρ p - ρ )较小，粒度较细的 非均相体系，可采用离心沉降 rg u rg r g r mg mr F F g C 22222 ===== ωωω α u=r ω α —离心分离因素

西北大学化工原理课件 工作原理： 圆筒、圆锥、矩形切线入口 出口管 气流获得旋转 园筒部 颗粒向下→锥口 净化气体向上→顶部中央排气口 圆锥部 颗粒→器壁→滑落 各部分尺寸—按比例 参见教材图5-14和图5-15 集尘室 善通旋风除尘器 东方仿真R0圆 9

9 西北大学化工原理课件 工作原理： 圆筒、圆锥、矩形切线入口 气流获得旋转 颗粒向下→锥口 净化气体向上→顶部中央排气口 颗粒→器壁→滑落 各部分尺寸——按比例 参见教材图5-14和图5-15

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