1/ 3


0.157m
/
s
Re

d put

0.001 0.1571000 103
157
流型属于过渡流，与假设相符。
16
影响沉降速度的因素
1.颗粒形状 对非球形颗粒(球形度<1)，因阻力系数 增大，其沉降得慢一些。
2.壁效应 当容器直径较小时，便发生受阻沉降。
3.干扰沉降 浓度较高时，便发生干扰沉降。
—— 离心沉降速度
在层流区（10-4<Re<2），
所以
ur

d
2 p
( p

)

r 2
18
24
Re
而 所以
ut

d
2 p
(
p

)g
18
ur ut

r 2
g
Kc
—— 离心分离因数
30
旋风分离器
结构，P107图3-8 原理：颗粒离心沉降到内
壁后，靠重力沿内壁落入 灰斗。 临界粒径：能完全分离的 最小粒径。
降速度为原来的1/N，临界粒径为原来的1/ N
20
例3－2
用高2m、宽2.5m、长5m的重力降尘器分离空 气中的粉尘。在操作条件下空气的密度为 0.779kg/m3，黏度为2.53×10-5Pas，流量为 1.25×104m3/h。粉尘的密度为2000kg/m3。试 求粉尘的临界粒径。
21
解：临界粒径的粉尘在降尘室的 停留时间与沉降时间相等
32
所以沉降时间为
t
b
ur
18rmb
d
2 p
(

p

)ui2
又停留时间为
当 t
2 rmn
ui
时，得
18 rmb 2 rmn
d
2 pc
(

p

)ui2
ui
所以
d pc
9b n( p )ui
—— 临界粒径(3-25)
对标准旋风分离器，n=5。
33
压力降 仿阻力系数法
hf

u2 2
对水平局部阻力
hf

p

所以
p ui2
2
式中 30bh D
d2 LH
(3-26)
对标准旋风分离器，一般 p=1000~2000Pa
34
旋液分离器（自学） 沉降式离心机（自学）
35
第四节 过滤
主要概念
深层过滤、滤饼过滤、过滤介质
a
获得单位质量干渣所需湿渣质量。 则 C 1 C 1
c p
设单位质量悬浮液中所含固体的质量为X， kg/kg， 则单位质量悬浮液可得湿滤渣质量为CX，
43
则单位质量悬浮液可得滤液质量为1-CX，
则单位质量滤液体积为
1 CX

，
所以单位体积滤液相对应的固体质量w为
w X V
17
降尘室
结构（见P102，图3－3）
原理
如图，颗粒水平分速度与气体平均的流速u
相等，则
L W
停留时间为：


L u
沉降时间为：
t

H ut
u
H
ut
当 (停留时间） （t 沉降时间） 时，
颗粒才能在降尘室中分离出来。
18
W
而
qv s uHW
，u
qv s HW
H
LH u ut
(1)在悬浮液中加入助滤剂后一起过滤。 (2)先把助滤剂配成悬浮液并过滤，形成助滤剂层后，才
正式过滤。
3.要求
(1)刚性颗粒 (2)物理、化学性质稳定
41
悬浮液量、固体（干渣）量、滤液量与滤渣 （湿滤渣）量的关系
悬浮液
滤液，密度ρ，体积V
湿滤渣，密度ρc
液体，密度 ρ 干渣，密度ρp
42
令 C b ——湿滤渣与固体的质量比，即
如图，假设筒内液体与圆筒转速相同，
则颗粒所受离心力： Fc mr 2
设圆筒转速为N，r/min，
则 2N ，弧度/秒
60
uT
ur

r
dp,p,m
,
27
所以
Fc

mrN 2 100
离心分离因数：
Kc

Fc Fg

mr 2
mg
rN 2 900
28
离心沉降速度
设某个球形颗粒在流体中自由离心沉降，则
45
解：
由 C 1 C 1得 C 1 C 1
C p 1400 2600 1000
解得C 2.15kg湿滤渣/ kg干渣 干渣质量与滤液体积比
w X 0.041000 43.8kg干渣 / m3滤液
1 CX 1 2.15 0.04 湿滤渣体积与滤液体积比
L L LWH ， H
u q /WH q
u tc tc
所以utc

q LW
1.25104 / 3600 2.5 5
0.278m / s
设临界粒径的粉尘的沉降属于层流区
d pc
18 p
g ut

18 2.53105
2000 0.779 9.81
重点掌握
过滤速率基本方程式 恒压过滤方程式 过滤常数的测定
36
过滤的相关概念
过滤：使含固体颗粒的非均相物系通过布、 网等多孔性材料，分离出固体颗粒的操作。
滤浆（料浆）—— 悬浮液 滤饼（滤渣）—— 被截留的固体物质 过滤介质 —— 多孔物质 滤液（母液）—— 通过过滤介质的液体
ut

qvs WL
ut

d
2 p
(

p

)g
18
L u
ut
所以
d pc
18 qvs ( p )g WL
— 能完全分离的最小 粒径 — 临界粒径
19
降尘室的形状
当含尘气体的体积流量q不变时，降尘室的高度 H减为原来的1/2，则颗粒的沉降时间减半，在 降尘室的停留时间也减半。 当降尘室有多层（N层）隔板时，由于气体流 动的截面积不变，颗粒的水平流速不变，停留 时间不变，沉降时间H/ut不变，因而颗粒的沉
Fg

mg


6
d
3 p

p
g
Fb


6
d
3 p
g
Fd

A u 2
2



4
d
2 p

u
2
2
11
由牛顿第二定律 F ma ，得

6
d
3 p
(

p
)g


4

d
2 p

u 2
2


6
d
3 p

p
du
d
当 du 0 时，解得
d
ut
4d p ( p )g 3

X 1 CX
X
1 CX

44
例3－4
已知1kg悬浮液中含0.04kg固体颗粒，湿滤渣、 干渣及滤液的密度分别为ρc=1400kg/m3， ρp=2600kg/m3， ρ＝1000kg/m3。试求（1）湿 滤渣与其中所含干渣的质量比C；（2）干渣质 量与滤液体积的比值w；（3）湿滤渣体积与滤 液体积的比值V。
7
颗粒与流体相对运动时，颗粒所受的阻力Fd可 以这样计算：
Fd

A u 2
2



4
d
2 p

u
2
2
hf

p


F
A


u2 2

A——颗粒在运动方向上的投影面积，m2。
(Re) ( d pu )
——阻力系数。
8
24 ，层流区或Stokes定律区（10-4<Re<2） Re ξ 10，过渡流区或Allen定律区(2<Re<500) Re 0.44 ，湍流区或Newton定律(500<Re<2105)
23
24
絮凝剂：能促进微粒絮凝的物质。
常用的絮凝剂明矾[KAl(SO4)212H2O]、三氯 化铝、聚合氯化铝、绿矾(FeSO47H2O)、三 氯化铁、聚合硫酸铁等。
25
作业
P125 3-2、3－3
26
第三节 离心沉降
离心沉降：依靠离心力而使流体中的颗粒产 生沉降的运动。
离心分离因数
1.织物介质：由纤维、金属丝等编织而成的滤 布和滤网。 2.堆积粒状介质：由砂、木炭等堆积而成的床 层。 3.多孔介质：由多孔陶瓷、多孔金属和多孔塑 料制成的管和板。
40
助滤剂：某种质地坚硬、粒度均匀的颗粒，
如硅藻土、珍珠岩等。
1.作用：防止滤饼压缩及细小颗粒堵塞过滤介质 的孔隙。
2.使用方法：
wC 43.8 2.15 0.0673m3湿滤渣/ m3滤液
c
1400
46
过滤速率基本方程式
过滤速率基本方程式：描述滤液量随过 滤时间变化关系的方程式。
过滤速率，单位时间内获得的滤液体积
dV , m3 / s
d
过滤速度，单位过滤面积的过滤速率 u dV
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