化工原理 沉降
合集下载
化工原理第三章沉降与过滤PPT
真空过滤
利用真空泵降低过滤介质两侧 的压力差进行过滤，适用于易 产生泡沫或悬浮液中含有大量
气体的场合。
过滤设备与操作
板框压滤机
由滤板和滤框组成，适 用于各种颗粒分离，但
操作较繁琐。
转筒真空过滤机
叶滤机
袋式过滤器
结构简单，操作方便， 但只适用于颗粒较大的
分离。
适用于精细颗粒的分离， 但设备成本较高。
过滤原理
利用颗粒大小、形状、密度等物 理性质的差异，使不同颗粒在过 滤介质两侧形成不同的速度或动 量，从而实现分离。
过滤操作的分类
恒压过滤
在恒定压力下进行过滤，适用 于颗粒粒度较小、悬浮液粘度
较大的情况。
变压过滤
在改变压力下进行过滤，适用 于颗粒粒度较大、悬浮液粘度 较小的情况。
热过滤
在加热条件下进行过滤，适用 于悬浮液中含有热敏性物质的 情况。
设备
沉降槽、沉降池、离心机等。
操作
将悬浮液引入沉降设备中，在重力作用下使固体颗粒下沉，上清液从上部排出， 底部沉积的固体经过排出装置排出。操作过程中需控制适当的温度、流量和停留 时间等参数，以保证分离效果。
02
过滤
过滤的定义与原理
过滤定义
通过多孔介质使固体颗粒截留， 从而使液体与固体分离的操作。
实验步骤 1. 准备实验装置，包括过滤器、压力计、流量计等。
2. 将过滤介质放入过滤器中。
过滤实验操作
3. 将待测流体引入过滤器，并施加一定的压力。 5. 收集过滤后的流体样本，测量其中颗粒的浓度。
4. 记录不同时刻的流量和压差数据。
注意事项：确保过滤器密封性好，避免流体泄漏；保持 恒定的流体流量和压力，以获得准确的实验数据。
利用真空泵降低过滤介质两侧 的压力差进行过滤，适用于易 产生泡沫或悬浮液中含有大量
气体的场合。
过滤设备与操作
板框压滤机
由滤板和滤框组成，适 用于各种颗粒分离，但
操作较繁琐。
转筒真空过滤机
叶滤机
袋式过滤器
结构简单，操作方便， 但只适用于颗粒较大的
分离。
适用于精细颗粒的分离， 但设备成本较高。
过滤原理
利用颗粒大小、形状、密度等物 理性质的差异，使不同颗粒在过 滤介质两侧形成不同的速度或动 量，从而实现分离。
过滤操作的分类
恒压过滤
在恒定压力下进行过滤，适用 于颗粒粒度较小、悬浮液粘度
较大的情况。
变压过滤
在改变压力下进行过滤，适用 于颗粒粒度较大、悬浮液粘度 较小的情况。
热过滤
在加热条件下进行过滤，适用 于悬浮液中含有热敏性物质的 情况。
设备
沉降槽、沉降池、离心机等。
操作
将悬浮液引入沉降设备中，在重力作用下使固体颗粒下沉，上清液从上部排出， 底部沉积的固体经过排出装置排出。操作过程中需控制适当的温度、流量和停留 时间等参数，以保证分离效果。
02
过滤
过滤的定义与原理
过滤定义
通过多孔介质使固体颗粒截留， 从而使液体与固体分离的操作。
实验步骤 1. 准备实验装置，包括过滤器、压力计、流量计等。
2. 将过滤介质放入过滤器中。
过滤实验操作
3. 将待测流体引入过滤器，并施加一定的压力。 5. 收集过滤后的流体样本，测量其中颗粒的浓度。
4. 记录不同时刻的流量和压差数据。
注意事项：确保过滤器密封性好，避免流体泄漏；保持 恒定的流体流量和压力，以获得准确的实验数据。
化工原理第三章 沉降
ut
2 d p ( p ) g
1.86 10 Pa s
5
18
(40 106 )2 9.81 ( 2600 1.165) 18 1.86 10 5
0.12m s
校核：
Re dut 0.3 2
(正确)
6.非球形颗粒的沉降速度
同样条件下 因此
1 3
1 则：Re k 18
令
Rep 1
则
k 2.62
层流区：
k 2.6 2 采用斯托克斯公式
过渡区：
湍流区：
2.62 k 60.1
60.1 k 2364
采用阿伦公式
采用牛顿公式
试差法： 假设 流型 选择 公式
验算
计算
ut
计算
Re t
例：求直径40μm球形颗粒在30℃大气中的自由沉降 速度。已知ρ颗粒为2600kg/m3,大气压为0.1MPa。 解： 查30℃、0.1MPa空气： 1.165kg m3 设为层流，则：
ζ是流体相对于颗粒运动时的雷诺数的函数，
(Re) (d pu / )
层流区 过渡区 湍流区
10 4 Re 2
24 Re
2 Re 500
500 Re 2 10
5
10 0.5 Re 0.44
第二节 重力沉降
目的：流体与固体颗粒分离
上部易形成涡流 ——倾斜式、 旁路 尘粒易带走 ——扩散式
螺旋面进口：结构复杂，设计制造不方便。
蜗壳形进口：结构简单，减小阻力。
轴向进口：常用于多管式旋风分离器。
常用型式
标准型、CLT/A型、CLP型、扩散式等。
2 d p ( p ) g
1.86 10 Pa s
5
18
(40 106 )2 9.81 ( 2600 1.165) 18 1.86 10 5
0.12m s
校核：
Re dut 0.3 2
(正确)
6.非球形颗粒的沉降速度
同样条件下 因此
1 3
1 则：Re k 18
令
Rep 1
则
k 2.62
层流区：
k 2.6 2 采用斯托克斯公式
过渡区：
湍流区：
2.62 k 60.1
60.1 k 2364
采用阿伦公式
采用牛顿公式
试差法： 假设 流型 选择 公式
验算
计算
ut
计算
Re t
例：求直径40μm球形颗粒在30℃大气中的自由沉降 速度。已知ρ颗粒为2600kg/m3,大气压为0.1MPa。 解： 查30℃、0.1MPa空气： 1.165kg m3 设为层流，则：
ζ是流体相对于颗粒运动时的雷诺数的函数，
(Re) (d pu / )
层流区 过渡区 湍流区
10 4 Re 2
24 Re
2 Re 500
500 Re 2 10
5
10 0.5 Re 0.44
第二节 重力沉降
目的：流体与固体颗粒分离
上部易形成涡流 ——倾斜式、 旁路 尘粒易带走 ——扩散式
螺旋面进口：结构复杂，设计制造不方便。
蜗壳形进口：结构简单，减小阻力。
轴向进口：常用于多管式旋风分离器。
常用型式
标准型、CLT/A型、CLP型、扩散式等。
(化工原理)第二节 沉降过程
布朗运动
沉降速度计算—试差法
四、沉降速度的计算
1、试差法
设Rep选公式 ut核算Rep判断
沉降速度计算—摩擦数群法
2、摩擦数群法
3
沉降速度计算—摩擦数群法
ζ是Ret的已知函数，则 ζRet2 也是Ret的已知函数。
ζ-Ret曲线转化为ζRet2Ret曲线
根据已知值,首先算出 ζRet2的值,再用ζRet2- Ret 曲线查出相应的Ret值,然 后根据Ret的定义式反算 出ut,即：
第二节 沉降过程
沉降速度
沉降速度
颗粒的沉降过程应分为两个阶段,起初为加速阶段,而后为等速 阶段
等速阶段里颗粒相对于流体的运动速度ut称为“沉降速度”， “终端速度”。
阻力系数 ζ
二、阻力系数 ζ
定义：颗粒与流体相对运动时的雷诺数
由Re、фs数，查图得ζ
阻力系数 ζ
阻力系数 ζ
气体在器内的运动情况
离心沉降-7
三、旋风分离器的性能 （分离效果、压强降）
（ 一）、临界粒径
旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒直径。
临界粒径的计算式,可在如下简化条件之下 推导出来。
（1）进入旋风分离器的气流严格按螺旋形路线作等速运动,其 切向速度等于进口气速ui
(2) 颗粒向器壁沉降时,必须穿过厚度等于整个进气口宽度B的 气流层,方能到达壁面 而被分离。
作预除尘器使用。 多层降尘室虽能分离较细小的颗粒并节省地
面但出灰不便。
例3-2
例3-2
重力沉降设备–沉降槽
（二）、沉降槽 （过程）
1、沉降槽的构造与操作 又称增浓器或澄清器
重力沉降设备–沉降槽
浓悬浮液的沉聚过程 （自学） 连续沉降槽的直径,小者数米,大者可达
沉降速度计算—试差法
四、沉降速度的计算
1、试差法
设Rep选公式 ut核算Rep判断
沉降速度计算—摩擦数群法
2、摩擦数群法
3
沉降速度计算—摩擦数群法
ζ是Ret的已知函数，则 ζRet2 也是Ret的已知函数。
ζ-Ret曲线转化为ζRet2Ret曲线
根据已知值,首先算出 ζRet2的值,再用ζRet2- Ret 曲线查出相应的Ret值,然 后根据Ret的定义式反算 出ut,即：
第二节 沉降过程
沉降速度
沉降速度
颗粒的沉降过程应分为两个阶段,起初为加速阶段,而后为等速 阶段
等速阶段里颗粒相对于流体的运动速度ut称为“沉降速度”， “终端速度”。
阻力系数 ζ
二、阻力系数 ζ
定义：颗粒与流体相对运动时的雷诺数
由Re、фs数，查图得ζ
阻力系数 ζ
阻力系数 ζ
气体在器内的运动情况
离心沉降-7
三、旋风分离器的性能 （分离效果、压强降）
（ 一）、临界粒径
旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒直径。
临界粒径的计算式,可在如下简化条件之下 推导出来。
（1）进入旋风分离器的气流严格按螺旋形路线作等速运动,其 切向速度等于进口气速ui
(2) 颗粒向器壁沉降时,必须穿过厚度等于整个进气口宽度B的 气流层,方能到达壁面 而被分离。
作预除尘器使用。 多层降尘室虽能分离较细小的颗粒并节省地
面但出灰不便。
例3-2
例3-2
重力沉降设备–沉降槽
（二）、沉降槽 （过程）
1、沉降槽的构造与操作 又称增浓器或澄清器
重力沉降设备–沉降槽
浓悬浮液的沉聚过程 （自学） 连续沉降槽的直径,小者数米,大者可达
化工原理第三章离心沉降
d
3 P
ut2 r
阻
力=
d
2 P
u
2 r
42
7/1/2019
当三力达到平衡时，则：
6
d
3 P
P
ut2 r
6
d
3 P
ut2 r
d
2 P
4
ur2
2
0
【定义】颗粒在径向上相对于流体的运动速度 ur 便
是此位置上的离心沉降速度。可推得：
径向速度
7/1/2019
ur
4dP P ut2
3 r
切向速度
——离心沉降速度基本计算式
2、离心沉降速度与重力沉降
3
ur
4dP P ut2
3 r
【表达式】重力沉降速度公式中的重力加速度改为 离心加速度；
【数值】重力沉降速度为颗粒运动的绝对速度，基 本上为定值；离心沉降速度为绝对速度在径向上的 分量，随颗粒在离心力场中的位置（r）而变。
往往很大）
7/1/2019
旋风分离器的技术规格
规格型号
CZT-3.9 CZT-5.1 CZT-5.9 CZT-6.7 CZT-7.8 CZT-9.0
7/1/2019
进口风速 m/s
11－15 11－15 11－15 11－15 11－15 11－15
风量 m3/h
790-1080 1340-1820 1800-2450 2320-3170 3170-4320 4200-5700
清液或含有微细颗粒的液体则从顶部的中心管排出称为溢送至配碱岗位回收液送盐水工序效蒸发器电解液电解液大罐加料泵螺旋式预热器效蒸发器效蒸发器效蒸发器旋液分离器中间槽段蒸发器冷却器澄清槽高位槽离心机加料槽烧碱生产蒸发流程图20161262016126结构特点是直径小而圆锥部分长
化工原理中的沉降与过滤
化工原理中的沉降与过滤引言在化工工艺中，沉降和过滤是常用的固液分离方法。
沉降是指根据固液颗粒的重力作用，通过静置使固体颗粒沉降到底部，而将悬浮液体分离出来。
过滤则是通过利用滤介质的孔隙或表面，将悬浮液体中的固体颗粒留下，而使液体通过，从而达到分离固液的目的。
本文将从理论和实际应用两个方面，对化工原理中的沉降与过滤进行介绍。
沉降原理沉降是基于固体颗粒的重力作用，通过静置使固体颗粒沉降到底部，从而实现固液分离的过程。
沉降速度取决于固体颗粒与液体的密度差和粒径大小。
根据Stokes定律，沉降速度与颗粒直径的平方成正比，与液体的粘度成反比。
沉降速度可由下式计算：v = (2/9) * (ρp - ρl) * g * (d^2) / μ其中，v为沉降速度，ρp为颗粒的密度，ρl为液体的密度，g为重力加速度，d为颗粒的直径，μ为液体的动力粘度。
过滤原理过滤是通过滤介质的孔隙或表面，将悬浮液体中的固体颗粒留下，而使液体通过，从而实现固液分离的过程。
滤介质常用的有滤纸、滤筒、滤板等，其孔隙大小决定了能够透过的颗粒大小。
根据Darcy定律，过滤速度与滤介质的孔隙直径的平方成正比，与液体的粘度成反比。
过滤速度可由下式计算：Q = (π/4) * (d^2) * (ΔP/μ) * A其中，Q为过滤速度，d为滤介质的孔隙直径，ΔP为过滤压差，μ为液体的动力粘度，A为过滤面积。
实际应用沉降的应用沉降在化工过程中被广泛应用，常见的应用场景包括：1.污水处理：污水中悬浮的固体颗粒通过沉降实现固液分离，从而达到净化水质的目的。
2.矿石提取：矿石中的有用矿物颗粒通过沉降分离出来，然后进行后续的加工和提取。
3.食品加工：在食品饮料生产中，一些颗粒物质需要通过沉降分离，以获得纯净的液体产品。
4.生物工程：在细胞培养和发酵工艺中，需要将细胞或发酵产物与培养基进行分离。
沉降是一种常用的分离方法。
5.药物制剂：在药物合成和制剂工艺中，沉降用于分离和提取所需的纯净物质。
化工原理14.非均相物系的分离-沉降
6 d s g
3
6
d g
3
u0 d 2
2
0
2
4d s g 3
4
u0
◆
影响沉降速度的因素 ① 颗粒直径
d s ，则 u t
其它条件相同时，小颗粒后沉降。
② 流体密度
，则 u t
其它条件相同时，颗粒在空气较在水中易沉降。
③ 颗粒密度
非球形颗粒：常用颗粒的当量直径和球形度表示其特性。 2.非球形颗粒-形状的描述 ① 颗粒的球形度φ
球形颗粒 非球形颗粒
球形度
与颗粒等体积的球形颗 颗粒的表面积
粒的表面积
公式表示：
As A
1
表明：颗粒形状接近于球形的程度； φ ↑，则颗粒越接近于球形。
球形颗粒： 1
(2) 描述颗粒大小
混合颗粒的特性参数
(1) 颗粒的筛分尺寸
标准筛：有不同的系列，常用泰勒标准筛。
筛号(目数)：每英寸长度筛网上的筛孔数目； 筛过量：通过筛孔的颗粒量； 筛余量：截留于筛面上的颗粒量。
颗粒的筛分尺寸
算术平均：
几何平均：
d pi
d pi
d i 1 d i 2
d i 1 d i
di-1 di
1.3 颗粒群的特性
(1).粒度分布 按颗粒尺寸对颗粒群进行排列划分的结果称为粒度分 布。根据颗粒大小的范围不同，采用不同的方法测量 颗粒群的粒度分布，对工业上常见的尺寸大于40μm的 颗粒群，一般采用标准筛进行测量，称为筛分。 a.筛分：标准筛由一系列筛孔大小不同的筛组成，筛 的筛网由金属丝网制成，筛孔呈正方形。一套标准筛 的各个筛的网孔大小按标准规定制成，通用的是泰勒 (Tyler)标准筛系列。 筛网上每英寸长度上的孔数作为筛号，也称为目，且每个筛 的筛网金属丝的直径也有规定，因此一定目数的筛孔尺寸一 定。如100号筛，1英寸长有筛孔100个，它的筛网的金属丝 直径规定为0.0042in，故筛孔的净宽度为：(1/1000.0042)=0.0058in=0.147mm，因而筛号愈大，筛孔愈小，相 邻筛号的筛孔尺寸之比为20.5(即筛孔面积按2的倍数递增)。
化工原理课件5.颗粒的沉降和流态化
ut
dP2(P )g 18
2 Re P
500，阿仑区
，ut
0.781
d
1.6 P
(
P
0.4
0.6
)
g
0.714
当dp ,500 ReP 2105，牛顿(Newton )定律区 ，
ut 1.74
dP (P )g
与u无关。
5. 颗粒的沉降和流态化
5.2.2 静止流体中颗粒的自由沉降
前提：P
一、沉降的加速阶段：设初始速度等于0。
在沉降过程中颗粒的受力如下：
Fb
1、体积力：重力场：Fg mg
离心力：Fg
其中：对于球形颗粒：m
mr2
1 d
2、浮力：重力场：Fb
m
p
6
g
3
p
p
离心力：Fb
m
p
r 2
3、曳力：FD
Ap
1 2
u 2
FD Fg
5. 颗粒的沉降和流态化
5.2.2 静止流体中颗粒的自由沉降
度，曳力减小。
5、非球形：曳力系数比同体积球形颗粒为大， ut减少。
返回
5. 颗粒的沉降和流态化
5.3 沉降分离设备
基础：颗粒在外力作用下产生沉降运动，具有两 相 p 为前提。悬浮颗粒的直径越大，两相的密 度差越大，使用沉降分离方法的效果就越好。
根据作用于颗粒上的外力不同，沉降分离设备 可分为重力沉降和离心沉降两大类。
二、沉降的等速阶段
u曳力项 ，du d
du
d
0, 此时恒定u
ut
球形颗粒：
du
d
(P )g P
3 4d P P
化工原理(王志魁版)---第三章 沉降过程
Ad r(L Le )
P
AP
r( V Ve ) r(V Ve )
A
dV
A2P
d r(V Ve )
过滤基 本方程
3-4-2 过滤基本方程式
dV A2P
d r(V Ve )
对可压缩滤饼 r r(P)s
其中r ΄ ：单位压强差下滤饼的比阻，1/m2
p：过滤压强差，Pa
s：滤饼的压缩性指数，s=0~1，不可压缩滤饼s=0
1 当量直径de 2 非稳态过程 3 流动类型：层流
de
4润流湿通周截边面长积
4流通截面积 流道长度 润湿周边长 流道长度
4流道容积 流道表面积
V颗
4V床 颗粒比表面积
de
4 (1 )a
过滤速度：
u1
de 2 (Pc 32l
)
令u为滤液在整个床层截面积上的流速
则u=εu1
u
de2 (Pc) 32l
(4)2 K[(1 )a]2
Pc l
3 Ka2(1 )2
( Pc l
)
对于层流：K´=5
u
3
( Pc )
5a2(1 )2 l
3-4-2 过滤基本方程式
二 过滤速率与过滤速度
过滤速度：
dV
3
Pc
u Ad 5a2(1 )2 ( l )
过滤速率： 单位时间获得的滤液体积，m3/s
dV
3
APc
则Rm=r·Le u dV P P
Ad r(L Le ) (R Rm )
3-4-2 过滤基本方程式
五 过滤基本方程式
令为滤饼体积与相应的滤液体积之比
LA ,则L V
V
A
同样生成厚度为Le的滤饼所应获得的滤液体积为Ve
P
AP
r( V Ve ) r(V Ve )
A
dV
A2P
d r(V Ve )
过滤基 本方程
3-4-2 过滤基本方程式
dV A2P
d r(V Ve )
对可压缩滤饼 r r(P)s
其中r ΄ ：单位压强差下滤饼的比阻，1/m2
p：过滤压强差，Pa
s：滤饼的压缩性指数，s=0~1，不可压缩滤饼s=0
1 当量直径de 2 非稳态过程 3 流动类型：层流
de
4润流湿通周截边面长积
4流通截面积 流道长度 润湿周边长 流道长度
4流道容积 流道表面积
V颗
4V床 颗粒比表面积
de
4 (1 )a
过滤速度：
u1
de 2 (Pc 32l
)
令u为滤液在整个床层截面积上的流速
则u=εu1
u
de2 (Pc) 32l
(4)2 K[(1 )a]2
Pc l
3 Ka2(1 )2
( Pc l
)
对于层流：K´=5
u
3
( Pc )
5a2(1 )2 l
3-4-2 过滤基本方程式
二 过滤速率与过滤速度
过滤速度：
dV
3
Pc
u Ad 5a2(1 )2 ( l )
过滤速率： 单位时间获得的滤液体积，m3/s
dV
3
APc
则Rm=r·Le u dV P P
Ad r(L Le ) (R Rm )
3-4-2 过滤基本方程式
五 过滤基本方程式
令为滤饼体积与相应的滤液体积之比
LA ,则L V
V
A
同样生成厚度为Le的滤饼所应获得的滤液体积为Ve
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
含尘气入
气体出
• 混合气切向入
──向下做螺旋旋
外 旋
转运动，颗粒在合
流 力作用下向下旋转
的同时，沿壁面做
沉降运动
尘粒出
含尘气入
气体出
尘粒出
内 • 气体向下达锥筒底
旋 流
部附近，转而向上旋
转上升，由中心排气
外
旋 流
管排出──形成外旋
流、内旋流(气芯)
• 外旋流是主要除尘
区，只要颗粒在排出
──终端速度即等速阶段速度── 沉降速度ut
颗粒的沉降速度
球形颗粒
du
d
0
即
du
d
P P
g
3 4dP P
u 2
0
u
4 gd
P
P
t
3
——通式
d
u
Pt
•层流区(Stokes区) ——颗粒较小时
Re<2，
u
gd 2
P
P
——斯托克斯公式
ζ =24/Re， t
18
•过渡区(Allen区) ：
r 2 u2
g gr
rω2——离心加速度 g——重力加速度
u=rω : 流体和颗粒的切向速度
α ：是反映离心分离设备性能的重要指标。
分离： 气－固非均相物系——旋风分离器 固体悬浮液——沉降或离心机
旋风分离器 演示 旋风分离器是利用离心沉降原理从气流中分离颗粒的 设备。
结构与操作原理(标准旋风分离器)
2<Re<500， ζ =18.5/Re 0.6
•湍流区(Newton区) —— 颗粒较大时
500<Re<×105， ζ ≈0.44
d g
u 1.74
P
P
t
—— 牛顿公式
沉降速度ut计算方法 计算ut时需先知道所在沉降区域──选择相应式计算。
试差法
设在层流区
计算ut
Re判断
no 设在过渡区
yes
结束 通常微小颗粒的沉降一般属层流区(Stokes区)
沉降速度的影响因素
（1）干扰沉降 发生于颗粒之间距离很小的情况下。多发生于非均 相物系的沉降过程（物系内部有两个以上相）。
当颗粒浓度↑，浮力 ↑ ── ut↓
（2）端效应（器壁效应）
容器壁对颗粒沉降有阻止作用 ，使实际沉降速度
ut<自由沉降速度。当D容器>100dp,可忽略影响。
球形度： s
s sp
s ──球形表面积 sp ──颗粒（非球形）表面积
0＜ s＜1
（5）液滴或汽泡的运动
液滴或气泡在曳力和压力作用下产生变形，使FD↑ 内部流体环流── FD ↓
5.3 沉降分离设备
沉降条件
非均相混合物流 沿一定途经从设 备入口流向出口
相对运动颗 粒向底面(或 沉积面)沉降
条件 τ停≥τ沉
5.2.2 静止流体颗粒的自由沉降
自由沉降
任一颗粒的沉降不因流体中存在其他颗粒而受到干扰。 自由沉降发生在流体中颗粒湍流的情况下，一般认为 混合物中颗粒的体积百分数不超过0.2时的沉降可看 成是自由沉降。
颗粒在沉降过程中受力
重
重力
Fg
mg
1 6
πd
3 p
pg
力 场 中
浮力
曳力
Fb FD
m p Ap
粗颗粒，一般用于预除尘。
⑸ 由下式可以确定：
已知qv、dmin──确定室尺寸LB
qv Aut
已知qv、LB──确定能100%除去 的最小颗粒dmin
已知LB，当100%除去的最小粒径定后 ──确定室的最大处理能力qvmax
⑹ 所谓最大生产能力指：
一定处理量qv─→dmin 一定dmin─→qvmax ──多层扁平沉降室(一般u<0.3m/s，dp>50μm)
g 1π 6
u2
2
d p3
g
重力
离心力 Fc mr 2
离心力 浮力 场中 曳力
Fb
m
p
r 2
FD
Ap
u2
2
r ── 颗粒作圆周运动的旋转半径
FD Fb
r
Fc
运 动 方 向
ω
ω── 颗粒的旋转角速度 m ── 颗粒的质量，球形颗粒 ρp ── 颗粒密度
m
1 6
d
3 p
p
Ap
4
d
2 p
—
（3）分子运动 当颗粒直径小到可与流体分子的平均自由程相比拟 时，颗粒可穿过快速运动的流体分子之间，沉降速 度可大于按斯托克斯定律的计算值。
对于dp<0.5μm的颗粒，沉降将受到流体分子热运动的 影响。在这种情况下，流体已不能当作连续介质，上述
关于颗粒所受曳力的讨论的前提已不再成立。
（4）球形度
球形或近球形比圆球形沉降快。
— 垂 直 沉 降 方 向 上 的 投影 面 积
据牛顿第二运动定律 F ma
重力场：
Fg
Fb
FD
m
du
d
或
du
d
P P
g
AP
2m
u2
球形颗粒
du
d
P P
g
3 4d
PP
u 2
沉降阶段
重力
加速段 Fg>Fb+FD， du/dτ> 0 等速段 Fg=Fb+FD ， du/dτ= 0
── u=ut
在达出口前 颗粒能达到 底面或沉积 面则被分离
特征
ut↓──τ沉↑ 为使颗粒沉降 τ停↑──设备尺寸↑
根据力场的不同，分离设备可分为 重力沉降设备 离心沉降设备。
5.3.1 重力沉降设备
重力沉降：受重力作用而发生沉降的过程。适用于分 离较大颗粒。
降尘室(气固沉降设备) 演示
L
简化模型：
B
① 长：宽：高
降尘室的最大生产能力： qv Aut
L B
•u
H ut
AH H qv ut
讨论 ⑴ 由 qv Aut ， 降尘室生产能力只与降尘室底面 积及沉降速度有关，而与高度无关，因此降尘室一 般设计成扁平形； ⑵在降尘室内设置隔板可增大底面积，提高生产能力， 若加1层隔板，则 生产能力增加 1倍；
若加n层隔板，则 生产能力增加n倍，
增稠器
演示
——连续式沉降器 澄清液体 增稠悬浮液
一般用于大流量、低 浓度悬浮液的处理。
旋转齿耙
烟道除尘 演示
湍球塔除尘器 演示
文丘里除尘器 演示
静电除尘器 演示
悬浮液 稠浆
澄清液
5.3.2 离心沉降设备
沉降运动理论── 离心沉降过程
重力沉降速度低──设备庞大。为提高沉降速度，可
以利用离心力场。
离心分离因数
u
＝L：B：H;
•u
H
② 流量为qV m3/s的气体
ut
入沉降室，均匀分布在截面上，以u平行流向出口;
③ 入口端气体中颗粒均匀分布在截面上。
降尘室底面积 A L B
颗粒在室内 随气流运动 沉降运动
u
气体通过时间： r （停留时间）
AH qv
沉降时间：
t
H ut
满足沉降的条件： τr≥τt
则
qv Aut
qv (n 1) Aut
⑶ 沉降速度应按完全分离下来的最小颗粒直径计算； 分离颗粒的粒径 d 时d，min理论上可以100％沉降除去 。
需分离颗粒的粒径 d dm时in 的沉降百分率为：
小颗粒分离％＝H % ut t % ut %源自Hut tut
⑷ 降尘室分离效率低，适于分离直径大于50μm的