dA環(huán)境工程學(xué)原理ppt課件

1、第第 II 篇篇分別過程原理分別過程原理為什么要學(xué)習(xí)分別過程？在環(huán)境領(lǐng)域哪些問題涉及分別過程？分別有什么手段？本篇主要講授內(nèi)容。第第II篇篇 分別過程原理分別過程原理混合體系 自然界是混合體系。在生活和消費(fèi)過程中經(jīng)常會(huì)遇到對(duì)混合體系中的物質(zhì)進(jìn)展分別的問題。 在環(huán)境污染防治領(lǐng)域，研討對(duì)象都是混合體系非均相和均相。第第II篇篇 分別過程原理分別過程原理問題的出現(xiàn)？ 將污染物與污染介質(zhì)或其他污染物別分開來，從而到達(dá)去除污染物或回收利用的目的。 如在給水處置中需求從水源水中分別去除各種濁度物質(zhì)、細(xì)菌等。 在廢氣凈化中，也需求分別廢氣中的粉塵等。 分別在環(huán)境污染防治中的作用第第II篇篇 分別過程原理分別

2、過程原理 機(jī)械分別：非均相混合體系兩相以上所組成的混合物 傳質(zhì)分別：均相混合體系 平衡分別過程借助分別媒介，如溶劑或吸附劑等，使均相混合體系變成兩相系統(tǒng) 速率分別過程在某種推進(jìn)力下，利用各組分分散速率的差別實(shí)現(xiàn)組分分別分別過程的分類？第第II篇篇 分別過程原理分別過程原理第六章 沉降第七章 過濾第八章 吸收第九章 吸附第十章 其他分別過程第第II篇篇 分別過程原理分別過程原理本篇的主要內(nèi)容第六章 沉 降 第六章 沉降 第一節(jié) 沉降分別的根本概念第二節(jié) 重力沉降第三節(jié) 離心沉降第四節(jié) 其他沉降本章主要內(nèi)容第一節(jié) 沉降分別的根本概念 一、沉降分別的普通原理和類型二、流體阻力與阻力系數(shù)本節(jié)的主要內(nèi)容

3、一、沉降分別的普通原理和類型 相對(duì)運(yùn)動(dòng)流體：液體氣體固體顆粒物液珠重力場離心力場電場慣性力場沉降外表：器底、器壁或其他外表重力沉降離心沉降電沉降慣性沉降分散沉降第一節(jié) 沉降分別的根本概念 沉降過程作用力特 征重力沉降離心沉降電沉降慣性沉降分散沉降重力離心力電場力慣性力熱運(yùn)動(dòng)沉降速率小，適用于較大顆粒分別適用于不同大小顆粒的分別帶電微細(xì)顆粒0.1 m的分別適用于1020 m以上粉塵的分別微細(xì)粒子0.01 m的分別沉降過程類型與作用力 第一節(jié) 沉降分別的根本概念 在環(huán)境領(lǐng)域沉降原理如何利用？ 水與廢水處置：各種顆粒物無機(jī)砂粒、有機(jī)絮體的沉降密度較小絮體的上浮油珠的上浮 氣體凈化：粉塵、液珠第一節(jié)

4、沉降分別的根本概念 二、流體阻力與阻力系數(shù) 當(dāng)某一顆粒在不可緊縮的延續(xù)流體中做穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，顆粒會(huì)遭到來自流體的阻力。 該阻力由兩部分組成：外形阻力和摩擦阻力。 流體阻力的方向與顆粒物在流體中運(yùn)動(dòng)的方向相反，其大小與流體和顆粒物之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度u、流體的密度、黏度以及顆粒物的大小、外形有關(guān)。 對(duì)于非球形顆粒物，這種關(guān)系非常復(fù)雜。 第一節(jié) 沉降分別的根本概念 對(duì)于球形顆粒，流體阻力的計(jì)算方程： DP()Cf RePPudRe顆粒的雷諾數(shù) CD:阻力系數(shù)，是雷諾數(shù)的函數(shù)。AP：顆粒的投影面積第一節(jié) 沉降分別的根本概念 2DDP2uFC A6.1.106.1.11層流區(qū)層流區(qū)過渡區(qū)過渡區(qū)湍流區(qū)湍流區(qū)

5、第一節(jié) 沉降分別的根本概念 第一節(jié) 反響器與反響操作(1)簡述沉降分別的原理、類型和各類型的主要特征。(2)簡要闡明環(huán)境工程領(lǐng)域哪些處置單元涉及沉降分別過程。(3)顆粒的幾何特性如何影響顆粒在流體中遭到的阻力？(4)不同流態(tài)區(qū)，顆粒遭到的流體阻力不同的緣由是什么？(5)顆粒和流體的哪些性質(zhì)會(huì)影響到顆粒所遭到的流體阻力，怎樣影響。本節(jié)思索題一、重力場中顆粒的沉降過程 二、沉降速度的計(jì)算三、沉降分別設(shè)備本節(jié)的主要內(nèi)容第二節(jié) 重力沉降一、重力場中顆粒的沉降過程 浮力Fb重力Fg假設(shè)球形顆粒粒徑為dP、質(zhì)量為m。沉速如何計(jì)算？ 阻力曳力FD2DDP2uFC A第二節(jié) 重力沉降3bP6Fdg6.2.23

6、gPP6Fdg6.2.1gbdduFFmt根據(jù)牛頓第二定律，顆粒將產(chǎn)生向下運(yùn)轉(zhuǎn)的加速度 6.2.3到達(dá)平衡時(shí)：gbD0FFF2332tPPPDP()06642udgdgCdut顆粒終端沉降速度terminal velocity 1層流區(qū)：ReP2 CD=24/ReP PPtD4()3d guC(6.2.5)第二節(jié) 重力沉降2PtP118ugd斯托克斯Stokes公式 (6.2.6)2過渡區(qū)：2ReP103 0.6PPPt()0.27gd Reu艾侖(Allen)公式 PPt()1.74gdu3湍流區(qū)：103ReP2105 CD = 0.44牛頓Newton公式 D0.6P18.5CRe第二節(jié)

7、重力沉降6.2.76.2.8 了解影響顆粒沉速的要素顆粒粒徑 在知的顆粒粒徑條件下求沉降速度 由顆粒沉降速度求顆粒粒徑 水處置中的沉降實(shí)驗(yàn) 由顆粒沉降速度求液體黏度 落球法測定黏度上述式子有何意義？第二節(jié) 重力沉降1.試差法 假設(shè)沉降屬于某一區(qū)域計(jì)算顆粒沉速按求出的顆粒沉降速度ut計(jì)算ReP，驗(yàn)證ReP能否在所屬的假設(shè)區(qū)域。假設(shè)在，假設(shè)正確；否那么，需求重新假設(shè)和試算。2. 摩擦數(shù)群法 CD與ReP的關(guān)系曲線中，由于兩坐標(biāo)都含有未知數(shù)ut， 進(jìn)展適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換，使其兩坐標(biāo)之一變成不包含ut的知數(shù)群，那么可以直接求解ut。 二、沉降速度的計(jì)算第二節(jié) 重力沉降將顆粒沉速計(jì)算式6.2.5)進(jìn)展變換得到C

8、D計(jì)算式：ReP2 ReP2PPD2t4()3dgCuPtPd uRe32PPDP24()Re3dgC 不包含沉降速度ut的摩擦數(shù)群。無因次，也是ReP的函數(shù)。 CD與ReP的關(guān)系曲線轉(zhuǎn)換成 與ReP的關(guān)系曲線。 第二節(jié) 重力沉降6.2.92DPC ReCDRe2PCDReP1不包含顆粒直徑的摩擦數(shù)群由顆粒直徑和其他參數(shù)，計(jì)算摩擦數(shù)群。 由左圖 -ReP的關(guān)系曲線，查出相應(yīng)的ReP值。 如何由沉降速度計(jì)算顆粒直徑？ 由顆粒直徑計(jì)算沉降速度 第二節(jié) 重力沉降根據(jù)ReP的定義反算出ut PtPReud6.2.102DPC RePPPP3PP2()1.74()1.741.741000ddgRed g

9、K 2PtPPPP3PP2()18()1218dudd gRed g 3. 無因次判據(jù)K用K判別沉降屬于什么區(qū)域？層流區(qū)：上限是ReP2 湍流區(qū)：下限是ReP為1000 第二節(jié) 重力沉降36K 6.2.115103 . 3K6.2.12第二節(jié) 重力沉降第二節(jié) 重力沉降第二節(jié) 重力沉降水處置：平流沉淀池氣凈化：降塵室三、沉降分別設(shè)備第二節(jié) 重力沉降凈化氣體凈化液體含塵氣體含懸浮物液體uilbh沉淀池或降塵室任務(wù)過程表示圖dc位于沉淀池降塵室最高點(diǎn)的顆粒沉降至池底需求的時(shí)間為 ： 流體經(jīng)過沉淀池降塵室的時(shí)間為: 為滿足除塵或懸浮物要求， t停t沉即：ttVVuqu lbh流體中直徑為dc的顆粒完全

10、去除的條件。 第二節(jié) 重力沉降thtu沉iVlVtuq停(1)簡要分析顆粒在重力沉降過程中的受力情況。(2)層流區(qū)顆粒的重力沉降速度主要受哪些要素影響？(3)影響層流區(qū)和湍流區(qū)顆粒沉降速度的要素有何不同，緣由何在？(4)流體溫度對(duì)顆粒沉降的主要影響是什么？(5)列出他所知道的環(huán)境工程領(lǐng)域的重力沉降過程。本節(jié)思索題第二節(jié) 重力沉降(6)分析闡明決議降塵室除塵才干的主要要素是什么。(7)經(jīng)過重力沉降過程可以測定顆粒和流體的哪些物性參數(shù)，請他設(shè)計(jì)一些測定方法。本節(jié)思索題第二節(jié) 重力沉降第三節(jié) 離心沉降 一、離心力場中顆粒的沉降分析 二、旋流器任務(wù)原理三、離心沉降機(jī)任務(wù)原理本節(jié)的主要內(nèi)容一、離心力場中

11、顆粒的沉降分析 r顆粒與流體之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，顆粒還會(huì)遭到來自流體的阻力曳力FD的作用。CD與Re有關(guān) 22DDP42uFCd第三節(jié) 離心沉降 浮力(向心力)Fb32bP16Fdr 6.3.2慣性離心力Fc232cPP16Fmrdr 6.3.1假設(shè)這三項(xiàng)力能到達(dá)平衡du/dt=0 重力沉降PPtD4()3d guC 沉降方向不是向下，而是向外，即背叛旋轉(zhuǎn)中心。 由于離心力隨旋轉(zhuǎn)半徑而變化，致使離心沉降速度也隨粒徑所處的位置而變。 離心沉降速率在數(shù)值上遠(yuǎn)大于重力沉降速率。cbD2322PPDP1()642ddFFFFudrCdumt6.3.32PPtcD4()3d ruC顆粒在此位置上的離心沉降

12、速度： 6.3.4第三節(jié) 離心沉降 離心加速度與重力加速度的比值離心分別要素Kc 2crKg大小可以人為調(diào)理離心沉降分別設(shè)備有兩種型式：旋流器和離心沉降機(jī)旋流器的特點(diǎn)：設(shè)備靜止，流體在設(shè)備中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生離心作用。Kc 普通在幾十到數(shù)百之間。離心沉降機(jī)的特點(diǎn)：裝有液體混合物的設(shè)備本身高速旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)液體一同旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生離心作用。Kc可以高達(dá)數(shù)十萬。 第三節(jié) 離心沉降 6.3.5旋風(fēng)分別器：用于氣體非均相混合物分別旋流分別器：用于液體非均相混合物分別一旋風(fēng)分別器 旋風(fēng)分別器在工業(yè)上的運(yùn)用已有近百年的歷史。旋風(fēng)分別器構(gòu)造簡單、操作方便，在環(huán)境工程領(lǐng)域也運(yùn)用廣泛。在大氣污染控制工程中，作為一種常用

13、的除塵安裝，主要用于去除大氣中的粉塵，常稱為旋風(fēng)除塵器。 二、旋流器任務(wù)原理第三節(jié) 離心沉降 第三節(jié) 離心沉降 1. 根本操作原理 ui旋風(fēng)分別器中的慣性離心力是由氣體進(jìn)入口的切向速度ui產(chǎn)生的。 232cmPPim1/6Fmrdur離心加速度為rm2ui2/rm，其中rm為平均旋轉(zhuǎn)半徑。分別因數(shù)為：其大小為52500，普通可分別氣體中直徑為575 m的粉塵。 22mcmiurKgr g2. 主要分別性能目的表示旋風(fēng)分別器的分別性能的主要目的有臨界直徑和分別效率。(1) 臨界直徑臨界直徑是指在旋風(fēng)分別器中可以從氣體中全部分離出來的最小顆粒的直徑，用dc表示。 為分析簡單，對(duì)氣體和顆粒在筒內(nèi)的運(yùn)

14、動(dòng)作如下假設(shè)： 氣體進(jìn)入旋風(fēng)分別器后，規(guī)那么地在筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)N圈后進(jìn)入排氣筒，旋轉(zhuǎn)的平均切線速度等于入口氣體速度ui。 顆粒在筒內(nèi)與氣體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為層流。 顆粒在沉降過程中所穿過的氣流最大厚度等于進(jìn)氣口寬度B。 第三節(jié) 離心沉降 根據(jù)顆粒離心沉降速度方程式，假設(shè)氣體密度顆粒密度P，相應(yīng)于臨界直徑dc的顆粒沉降速度為： 2222PciPtmPm11818d uurdr根據(jù)假設(shè)，顆粒最大沉降時(shí)間為： m22tcP18ir BBtudu沉第三節(jié) 離心沉降 6.3.66.3.7假設(shè)氣體進(jìn)入排氣管之前在筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為N，那么運(yùn)轉(zhuǎn)的間隔為2rmN，故氣體在筒內(nèi)的停留時(shí)間為 mi2r Ntu停普通旋風(fēng)分別器

15、以圓筒直徑D為參數(shù)，其他參數(shù)與D成比例，B=D/4。D添加，dc增大，分別效率減少。第三節(jié) 離心沉降 6.3.8令t沉=t停，得： ciP9BduN6.3.90miix總效率與粒級(jí)效率之間的關(guān)系：xi為粒徑di的顆粒占總顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù) (2) 分別效率總效率：指進(jìn)入旋風(fēng)分別器的全部粉塵中被分別下來的粉塵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。1， 2分別為旋風(fēng)分別器入口和出口氣體中的總含塵量 1201100%6.3.10粒級(jí)效率：表示進(jìn)入旋風(fēng)分別器的粒徑為di的顆粒被分別下來的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 i1i2ii1100%6.3.11第三節(jié) 離心沉降 總效率表示旋風(fēng)分別器的分別效果，總的除塵效果。但并不能準(zhǔn)確地代表旋風(fēng)分別器的分別效

16、率?？傂室粯拥膬膳_(tái)旋風(fēng)分別器，其分別性能卻能夠相差很大。粒級(jí)效率更能準(zhǔn)確地表示旋風(fēng)分別器的分別效率。粒級(jí)效率曲線：粒級(jí)效率與顆粒粒徑的關(guān)系第三節(jié) 離心沉降 第三節(jié) 離心沉降 第三節(jié) 離心沉降 旋流分別器用于分別懸浮液，在構(gòu)造和操作原理上與旋風(fēng)分別器類似。 旋流分別器的特點(diǎn)：外形細(xì)長，直徑小，圓錐部分長，有利于顆粒分別。中心經(jīng)常有一個(gè)處于負(fù)壓的氣柱，有利于提高分別效果。 在水處置中，旋流分別器又稱為水力旋流器，可用于高濁水泥沙的分別、暴雨徑流泥沙分別、礦廠廢水礦渣的分別等。 二旋流分別器第三節(jié) 離心沉降 三、離心沉降機(jī)任務(wù)原理 根據(jù)離心沉降機(jī)的分別要素Kc的大小，離心機(jī)可分為：常速離心機(jī)：Kc

17、3000 高速離心機(jī)：3000Kc50000第三節(jié) 離心沉降 r2rr1h離心機(jī)任務(wù)原理表示圖 ui懸浮液懸浮液第三節(jié) 離心沉降 離心沉降機(jī)主要用于懸浮液的固液分別。在離心沉降機(jī)中離心力是靠設(shè)備本身的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。假設(shè)層流，在間隔中心為r處的顆粒的沉降速度為：232cPP16Fmrdr ui假設(shè)某一粒徑為dc的顆粒的臨界沉降軌跡如下圖。dc 為可以完全分別的最小顆粒粒徑。第三節(jié) 離心沉降 22cPt()dd18drurt22cP18d()drtdr 6.3.14222cP118ln()rtdr 沉又，流體在筒內(nèi)的停留時(shí)間t停為式中qV為懸浮液的體積流量，單位為m3/s。令t沉t停 顆粒在筒內(nèi)的

18、沉降時(shí)間為從r1到r2所需的時(shí)間，對(duì)上式進(jìn)展積分。 2221i()Vrrhhtuq停2c222P21118ln()()Vqrdhrrr第三節(jié) 離心沉降 6.3.156.3.166.3.17第三節(jié) 離心沉降 第三節(jié) 離心沉降 (1)簡要分析顆粒在離心沉降過程中的受力情況。(2)比較離心沉降和重力沉降的主要區(qū)別。(3)同一顆粒的重力沉降和離心沉降速度的關(guān)系如何？(4)簡要闡明旋風(fēng)分別器的主要分別性能目的。(5)規(guī)范旋風(fēng)分別器各部位尺寸有什么關(guān)系？本節(jié)思索題第三節(jié) 離心沉降 (6)旋風(fēng)分別器和旋流分別器特點(diǎn)有何不同？(7)離心沉降機(jī)和旋流分別器的主要區(qū)別是什么？(8)在環(huán)境工程領(lǐng)域有哪些離心沉降過程？本節(jié)思索題第三節(jié) 離心沉降 一、電沉降 二、慣性沉降本節(jié)的主要內(nèi)容第四節(jié) 其他沉降假設(shè)電場強(qiáng)度很強(qiáng)，重力或慣性力可以忽略不計(jì)，荷電顆粒所受的作用力主要是靜電力和流體阻力。當(dāng)在層流條件下，平衡時(shí)，終端電沉降速度ute一、電沉降 第四節(jié) 其他沉降teP3qEud6.4.2在電