ut
4d p ( p )g 3
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4
（二）流体中颗粒运动的阻力(曳力)
Fd
Ap
u2
2
4
d p2
u2
2
——阻力系数（曳力系数）
f (Re)
Re d p ut
、——流体特性
dp、ut——颗粒特性
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5
2020/9/15
6
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——球形 圆盘形
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（二）沉降槽（增稠器） 1. 悬浮液的沉聚过程
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2. 沉降槽（增稠器）
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18
第三节 离心沉降
一、离心沉降速度 （一）沉降过程
合
切向速度 u 径向速度 ur 合成u合
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离心力：FC
m
u2 r
6
d
3 p
p
u2 r
径向向外
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第四节 过 滤
一、悬浮液的过滤
滤浆 滤饼 过滤介质
滤液
推动力：压力差，离心力，重力 阻 力：滤饼、过滤介质阻力
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（一）两种过滤方式 1. 滤饼过滤
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2. 深层过滤
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（二）过滤介质
类别： • 织物介质 • 多孔性固体介质 • 堆积介质 • 多孔膜：高聚物膜、无机膜
t
H ut
W
分离条件： t
即
LH
u ut
或
L u H ut
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2. 生产能力 qV——降尘室所处理含尘气体的体积流量
qV WHu
u qV WH
qV LWut
结论：降尘室的生产能力只与沉降面积WL及颗粒 沉降速度ut有关，而与高度H无关。
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多层降尘室：
互不碰撞、互不影响。
浮力Fb
阻力Fd
p , 颗粒下沉
p
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重力Fg
2
重力：Fg
mg
6
d p3pg
浮 力 ：Fb
6
d p3 g
阻力：Fd
Ap
u2
2
4
d p2
u2
2
Fg Fb Fd ma
6
dp3pg
6
d
3 p
g
4
d p2
u2
2
6
d
3 p
pa
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3
重力沉降速度: 颗粒受力平衡时，匀速阶段颗粒相对 于流体的运动速度。
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2. 临界颗粒直径
假设： • 切向速度ut=进口速度ui • 颗粒沉降的最大距离b • 层流
b ui
rm——平均旋转半径
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沉降速度：
ur
dp2(p 18
)
ui2 rm
沉降时间：r
b ur
18brm d p2 ( p )ui2
停留时间： 2 rm n n——旋转圈数
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若n个隔板，则
qV (n 1)WLut
缺点： 清灰难； 隔板间距小，
颗粒易被扬起。
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3. 临界颗粒直径
临界颗粒直径dpC——降尘室理论上能100%除去的 最小颗粒直径。
层流
ut
d
2 pc
(
p
18
)g
ut
H L
u
qV WL
d pc
18 ( p )g ut
18 qV ( p )g WL
ui
沉降分离条件： r
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b 临界颗粒直径：d pc 3 nui ( p )
讨论：
（1）b
dpc D 旋风分离器越大，分离效果越不好
所以生产能力较大时，一般采用多个小旋风分 离器并联。
（2）ui
dc 分离效果好
流动阻力大
ui 12 ~ 25m / s
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1.干扰沉降
u干扰 u自由
2. 颗粒形状
球形度
与颗粒体积相等的球表面积 非球形颗粒的表面积
d
2 e
A
越小，阻力越大，Re相同时沉降速度越小。
3. 壁效应 使沉降速度下降。
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二、 重力沉降设备 （一）降尘室
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1. 沉降分离条件
停留时间： L
u
沉降时间：
(
p
18
)
u2 r
方向 向下，大小不变 径向向外，随r变化
ur ut
u2 gr
Fc Fg
KC
离心分离因数KC——同一颗粒在同种介质中所受离心 力与重力之比。
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二、 离心沉降设备 （一）旋风分离器 1. 结构与工作原理
KC为5~2500，可分离 气体中5~75m的颗粒。
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第三章 沉降与过滤
第一节 概述
非均相物系分离： 沉降（重力沉降、离心沉降） 过滤
分散物质（分散相）：处于分散状态的物质 分散介质（连续相）：处于连续状态的物质
分离的目的： 1. 回收分散物质; 2. 净化分散介质。
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1
第二节 重力沉降
一、重力沉降速度 （一）球形颗粒的自由沉降
自由沉降：颗粒浓度低，分散好，沉降过程中
（浮向力心力：）Fb
6
d p3
u2 r
指向中心
阻力：
Fd
A ur2
2
4
d
2 p
ur2
2
指向中心
受力平衡时，径向速度ur为该点的离心沉降速度。
ur
4d p ( p ) ut2 3 r
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（二）离心分离因数
重力沉降速度ut
层流
ut
dp2(p 18
)g
离心沉降速度ur
ur
d
2 p
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（三）滤饼的可压缩性与助滤剂
不可压缩滤饼：空隙不随压力变化 可压缩滤饼：空隙随压力增加而减小 ——加助滤剂
（四）过滤过程物料衡算 （1）湿滤渣密度
C 1 C 1
C p C——kg湿渣/kg干渣
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（2）干渣质量与滤液体积之比
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3. 气体通过旋风分离器的压力降
由于:
进、排气与筒壁之间的摩擦损失； 进入时突然扩大的局部阻力； 旋转中动能损失
造成气体压力降：
p ui2
2
一般 p= 0.3~2 kPa
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(二) 旋液分离器
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(三) 沉降式离心机
1. 管式离心机 2. 碟式离心机 3. 螺旋式离心机
过渡区：
ut
4
g
2(p 255
)2
1/
3
d
p
湍流区： ut
3.03d p ( p )g
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试差计算法： • 假设沉降处于某一区域； • 计算ut； • 计算Re，校验区域； • 若符合，则正确，否则重新假设区域。
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（四）影响沉降速度的其它因素
7
（1）层流区 10－4< Re < 2 Stokes 区
24 Re
（2）过渡区 2< Re < 500
Allen 区
10
Re （3）湍流区 500< Re < 2105 Newton区பைடு நூலகம்
0.44 （球形）
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（三） 沉降速度的计算
层流区：
ut
d
2 p
(
p
18
)g
——Stokes(斯托克斯)式