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。
标准型： 结构简单、容易制造、处理量大； 适用于捕集密度大且颗粒尺寸大 的粉尘。
g
2 ur uT Kc ut ( 重 ) R g
2.衡量离心分离性能的指标 离心分离因数:
ur (离) r rN Kc ut （重） g 900
2 2
2 N 60
离心分离因数是表示离心力大小的指标。
说明: 评价离心分离设备的重要指标
KC越大，分离效能越高。
3.旋风分离器 ——气固分离 除5μm～20μm尘粒 缺点：不适于分离 粘性，高湿性、 腐蚀性粉尘
ut
4 gd p ( p ) 3
m / s
自由沉降速度公式
2.阻力系数 的计算
因次分析 f(, Re )
Re
‫٭‬球形度
d Put


Sp S
与颗粒体积相等的圆球的表面积 = 颗粒的表面积
1
3.球形颗粒沉降速度计算：
层流区
10 Re 2
2－液体
蝶片式离心机：
用
途：分离乳浊液和从液体中分离少量极细的固体颗粒， 广泛用于润滑油脱水、牛乳脱脂、饮料澄清等。
管式超速离心机：
第四节 过 滤
过滤目的：从悬浮液中分离出固体颗粒。
过滤原理：在外力的作用下，悬浮液中的液体通过多孔介质的
孔道而固体颗粒被截留下来，从而实现固、液分离。
过滤术语： 滤浆：过滤操作所处理的悬浮液 过滤介质：所用的多孔物质（过滤介质是织物时，称为布)；
◇ 流体表观物性的影响颗粒存在，改变了流 体的表观密度和表观粘度。 表观粘度：
m
校正因子：
表观密度：
m
1 101.82 (1 )
(1 ) s
计算干扰沉降速度：
求m、m ut utm
② 流体分子运动的影响
颗粒直径小于 2-3 μm 以下时，抑制重力沉降。
悬浮液
悬浮液
过滤介质 滤液
深层过滤 清液
滤饼 过滤介质
滤饼过滤
特点：固体颗粒的沉积发 生在较厚的粒状过滤介质 内部，过滤介质表面上无 颗粒层形成 。
特点：固体颗粒呈饼层状沉 积于过滤介质的上游一侧， 形成滤饼层 。 流体→滤饼层(固定床)+过滤 介质。过滤后期，滤饼为主要 的“过滤介质”。
适用：悬浮液中颗粒尺寸 甚小而且含量甚微的场合。
标准型旋风分离器
CLT/A型：具有螺旋面进口，结构与标准型旋风分离器相似；
CLP型：蜗壳形进口，分为A型和B型；
扩散式：适用于净化颗粒浓度较高的气体。
旋液分离器
● 分离液-固非均相混合物；
● 结构与工作原理与旋风分离器类似； ● 特点：形状细长、直径小、圆锥部分长；
● 优点：结构简单，没有运动部件,体积小、处理量大；
净 化 气 体
颗粒运动速度分解：
随气体的水平流速u；
颗粒沉降速度ut。
含 尘 气 体
颗粒
降尘室操作示意图
颗粒的停留时间
L LHb u qV
颗粒的沉降时间
H t ut
⑵颗粒分离(沉降)条件
停留时间 沉降时间 t
L H 即： u ut
说明： ①某一粒径的粒子，只要满足
，
● 缺点：产生较大阻力；造成设备严重磨损。 1－悬浮液入口管 2－圆筒 3－锥形筒 4－第流出口 5－中心溢流管 6－溢流出口管
离心沉降机 ▲ 分离液-固非均相混合物 ▲ 特点：转速可以根据需要调整， 适用于分离困难的体系， ▲ 常用的离心沉降机：转鼓式离心机、蝶片式离心机等。
转鼓式离心沉降机：
1－固体
③ 液滴或气泡变形 液滴或气泡受曳力变形，影响计算准确性。 ④ 壁效应和端效应
dp D
0.01
时, 器壁有影响
二、降尘室
1.降尘室 ⑴结构及工作原理：
入口截面：矩形
气体入口
气体出口
集尘斗
降尘室
降尘室底面积： A W L 含尘气流通截面积： 含尘气体积流量：
S W H
qV H W u
第三章 沉降与过滤 第一节 概述 1.混合物的分类 均相混合物 混合物
溶液：精馏、萃取
非均相 混合物
混合气体：吸收、吸附 含雾气体 气态非均相 含尘气体
悬浮液 液态非均相 乳浊液 泡沫液
分散相(分散物质)：处于分散状态的物质 连续相(分散介质)：处于连续状态的物质 2.非均相物系分离的目的 回收有价值的分散物质 净化分散介质 环境保护和安全生产
8.影响沉降速度的其它因素
① 干扰沉降------颗粒沉降时彼此影响 ◇ 颗粒浓度对沉降速度的影响 大量颗粒沉降，造成流体反向运动
则：utm ut ua
Aua Autm (1 )
反向运动速度： 因此
ua
1

utm
utm ut
表明： 流体体积分率 ，则utm
4
——Stokes定律区
24 Re
ut
d ( p ) g
2 p
18
过渡区
2 Re 500 ——Allen定律区
10 4 g 2 ( p )2 0.5 ut d p 3 Re 225
湍流区 500 Re 2 10 ——Newton定律区
T
4d p ( p ) 2 dr r d 3

d (( pp )) u d g 18 18 R
层流
dr d
2 d p ( p )
18
r
2
d 2 ( p ) u2 ur 18 R
ut
d 2 ( p ) 18
说明：
utc
qvp WL
与H无关 ①当 qv 一定时, utc 只与沉降面积有关，
②对设备而言，生产能力 qv 只与沉降面积WL 和 最小颗粒的沉降速度 utc有关，与H无关。 所以设计降尘室时，应作成扁平形。 ③气体在降尘室的流速u 不宜过高，以免干扰尘粒
沉降，或把沉下来的尘粒重新卷起来。
一般流速u不超过3m/s。
清洁气流
隔板 含尘气流
挡板
多层降沉室 说明：设计时，以所需分离的最小颗粒为基准 气体速度的选取： 一般，u 3m / s（多为Stokes 区）
易扬粉尘时， 1.5m / s u
适合于分离直径在75μm以上的粗粒，一般作预除尘用
2.沉降槽（增稠器）
利用重力沉降分离悬浮液的设备。
分类：间歇式和连续式
滤液：通过介质孔道的液体；
滤饼（滤渣）：被截留的物质。
第四节 过 滤
一、基本概念 1.过滤方式
滤饼过滤 滤饼:过滤作用 过滤介质:支承作用 多用于液体中颗粒 的体积>1%时分离。
架桥现象
●深床过滤
d粒 d孔
颗粒床层：形成毛细管
颗粒靠静电及 分子的作用而 附着在孔道上
多用于液体中 颗粒的体积 <1%时分离
沉降过程： 第一阶段：沉降槽上部，颗粒浓度低，近似自由沉降； 第二阶段：沉降槽下部，颗粒浓度大，属于干扰沉降。 沉降速度：通常由实验来确定。
《第三节 1.离心沉降速度
离心沉降动
计算方法：同重力场，重力→离心力；
离心沉降速度ur：随颗粒旋转半径 r 变化 。 3 d p p r 2 惯性离心力= 6 3 d p r 2 向心力= 6 ur dr 2 u ( ) 2 阻力= d p d 4 2
适用：处理颗粒含量较高的 悬浮液，是化工生产中的主 要过滤方式。
2.过滤介质： 要求特性：
‫٭‬多孔 ‫٭‬机械强度高 ‫٭‬流阻小 ‫٭‬耐热、耐腐蚀
分类：
‫٭‬织物介质：棉、麻、合成纤维、金属网 （滤布、滤纸） 5-65um ‫٭‬多孔固体介质：多孔塑料 1-3um
3.非均相物系的分离依据： 分散相与连续相之间物性的差异。如密度， 直径等。 方法采用机械法，使发生相对运动。 分散相运动