15重力沉降.ppt
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1、化工原理-非均相分离/15.概述/重力沉降 1,Mechanical sepration 15 Gravity settling,A. A brief overview of the mechanical sepration B. Theory of gravity settling movement C. Gravity settling equipment D. Example,化工原理-非均相分离/15.概述/重力沉降 2,机械分离,第15讲 概述/重力沉降,A. 概述,,流体-固粒相对运动。,相对运动应用,非均相分离 (机械分离),非均相反应,固粒物料分离,单元操作,沉降 过滤,固定床
2、 流化床,气流输送 液流输送,蒸馏、吸收、萃取、 吸附、离子交换等,化工原理-非均相分离/15.概述/重力沉降 3,沉降运动,气-固、液-固、气-液、液-液沉降运动,.,沉降依据,密度差 外力场, 产生相对运动 沉降分离,按外力场分,重力沉降 离心沉降 电沉降, 场强,g(101), 场强,r2 (102 103), 场强,E,学习中注意,着眼点不同 流体对粒子绕流,与自由落体不同 考虑阻力,流体对颗粒表面的作用力,当流体流过固粒时,固粒沿流向受到流体的作用力流 体对固粒的曳力。,化工原理-非均相分离/15.概述/重力沉降 4,如图所示,。对dA,曳力,表面曳力wsindA,形体曳力pcosd
3、A,总曳力,(表面曳力),(形体曳力), 复杂性(p、w沿固粒表面分布) 实验测定,对光滑圆球,FD=f(dp,u,),通过因次分析可得:,化工原理-非均相分离/15.概述/重力沉降 5,Ap 颗粒在运动方向上的投影面积rp2 曳力系数,=(Rep),Rep关系由实验测出,如下图所示。,圆球形颗粒,层流区(Stokes区) Re2, =24/Re,过渡区(Allen区) 2Re103, =18.5/Re 0.6,湍流区(Newton区) 103Re105, 0.44,化工原理-非均相分离/15.概述/重力沉降 6, 对非球形颗粒 引入球形度、当量直径dpe, 不同的 Re关系可标绘在上面图上,
4、B. 沉降运动理论 重力沉降过程与沉降速度,光滑圆球在静止流体中的沉降 自由沉降, 颗粒受力,重力,浮力,曳力,化工原理-非均相分离/15.概述/重力沉降 7,据牛顿第二运动定律, 沉降过程, 在18讲有一例题,dp=50m、s=2650kg/m3的球粒在 空气中沉降:uu0(恒速),;而u0.99u0时, =0.1s。可以近似认为颗粒始终以终端速度运动。, 沉降速度,化工原理-非均相分离/15.概述/重力沉降 8,层流区(Stokes区) Re2, =24/Re,代入上式得:,过渡区(Allen区) 2Re103, =18.5/Re 0.6,湍流区(Newton区) 103Re105, 0.
5、44, 沉降速度u0计算方法,计算u0时需先知道所在沉降区域选择相应式计算。,化工原理-非均相分离/15.概述/重力沉降 9,试算法,无因次判据K,层流区 Re2,令,化工原理-非均相分离/15.概述/重力沉降 10,摩擦数群法,湍流区 Re103,K3.3105, 通常微小颗粒的沉降一般属层流区,dpu0,u0dp,已做成曲线图,用时可以查取,化工原理-非均相分离/15.概述/重力沉降 11,C. 沉降设备(重力沉降设备), 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,停沉,特征:u0沉,停设备尺寸, 除尘室(气固沉降设备),简化模型:, 长:宽:高=L:B:H, 流量为Vs
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