環(huán)境工程原理第06章_沉降

1、第第 II 篇篇分離過程原理分離過程原理混合體系 自然界是混合體系。在生活和生產(chǎn)過程中常常會(huì)遇到對(duì)混合體系中的物質(zhì)進(jìn)行分離的問題。 在環(huán)境污染防治領(lǐng)域，研究對(duì)象都是混合體系（非均相和均相）第第II篇篇 分離過程原理分離過程原理問題的出現(xiàn)？ 將污染物與污染介質(zhì)或其他污染物分離開來，從而達(dá)到去除污染物或回收利用的目的。 如在給水處理中需要從水源水中分離去除各種濁度物質(zhì)、細(xì)菌等。 在廢氣凈化中，也需要分離廢氣中的粉塵等。 分離在環(huán)境污染防治中的作用第第II篇篇 分離過程原理分離過程原理 機(jī)械分離：非均相混合體系（兩相以上所組成的混合物） 傳質(zhì)分離：均相混合體系 平衡分離過程（借助分離媒介，如溶劑或吸

2、附劑等，使均相混合體系變成兩相系統(tǒng)） 速率分離過程（在某種推動(dòng)力下，利用各組分?jǐn)U散速率的差異實(shí)現(xiàn)組分分離）分離過程的分類？第第II篇篇 分離過程原理分離過程原理第六章 沉降第七章 過濾第八章 吸收第九章 吸附第十章 其他分離過程第第II篇篇 分離過程原理分離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) 沉降分離的基本概念第二節(jié) 重力沉降第三節(jié) 離心沉降第四節(jié) 其他沉降（不講）本章主要內(nèi)容第一節(jié) 沉降分離的基本概念 一、沉降分離的一般原理和類型二、流體阻力與阻力系數(shù)本節(jié)的主要內(nèi)容一、沉降分離的一般原理和類型 相對(duì)運(yùn)動(dòng)流體：液體氣體固體顆粒物液珠重力場(chǎng)離心力場(chǎng)電場(chǎng)慣性力場(chǎng)沉降表面：器

3、底、器壁或其他表面重力沉降離心沉降電沉降慣性沉降擴(kuò)散沉降第一節(jié) 沉降分離的基本概念 二、流體阻力與阻力系數(shù) 當(dāng)某一顆粒在不可壓縮的連續(xù)流體中做穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，顆粒會(huì)受到來自流體的阻力。 該阻力由兩部分組成：形狀阻力和摩擦阻力。 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、形狀有關(guān)。 對(duì)于非球形顆粒物，這種關(guān)系非常復(fù)雜。 第一節(jié) 沉降分離的基本概念 對(duì)于球形顆粒，流體阻力的計(jì)算方程： (Re )DPCfPPudRe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) 沉降分離的基本概念 22DDPuFC

4、 A（6.1.10）（6.1.11）層流區(qū)層流區(qū)過渡區(qū)過渡區(qū)湍流區(qū)湍流區(qū)第一節(jié) 沉降分離的基本概念 一、重力場(chǎng)中顆粒的沉降過程 二、沉降速度的計(jì)算三、沉降分離設(shè)備本節(jié)的主要內(nèi)容第二節(jié) 重力沉降一、重力場(chǎng)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）FD22uACFPDD第二節(jié) 重力沉降gdFPb36（6.2.2）gdFPPg36（6.2.1）dtdumFFbg根據(jù)牛頓第二定律，顆粒將產(chǎn)生向下運(yùn)行的加速度 （6.2.3）達(dá)到平衡時(shí)：0DbgFFF0)2(4662233tPDPPPudCgdgdut顆粒終端沉降速度（terminal velocit

5、y） （1）層流區(qū)：ReP2 CD=24/ReP DPPtCgdu3)(4(6.2.5)第二節(jié) 重力沉降2181PPtgdu斯托克斯（Stokes）公式 (6.2.6)（2）過渡區(qū)：2ReP103 6 . 0Re)(27. 0PPPtgdu艾侖(Allen)公式 PPtgdu)(74. 1（3）湍流區(qū)：103ReP2105 CD = 0.44牛頓（Newton）公式 6 . 0Re5 .18PDC第二節(jié) 重力沉降（6.2.7）（6.2.8） 了解影響顆粒沉速的因素（顆粒粒徑） 在已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理中的沉降實(shí)驗(yàn) 由顆粒沉降速度求液體黏度 落球法測(cè)定黏度

6、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是否在所屬的假設(shè)區(qū)域。如果在，假設(shè)正確；否則，需要重新假設(shè)和試算。2. 磨擦數(shù)群法 3. 無因次判據(jù)K二、沉降速度的計(jì)算第二節(jié) 重力沉降第二節(jié) 重力沉降水處理：平流沉淀池氣凈化：降塵室三、沉降分離設(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沉淀池或降塵室的生產(chǎn)能力dc位于沉淀池（降塵室）最高點(diǎn)的顆粒沉降至池底需要的時(shí)間為 ： 流體通過沉淀池（降塵室）的時(shí)間為: 為滿足除塵或懸浮物要求， t停t沉即：tVtVuqu lbh流體中直徑為dc的顆粒完全去除

7、的條件。 第二節(jié) 重力沉降thtu沉ivlVtuq停 降塵室的生產(chǎn)能力只與降塵室的沉降面積bl和顆粒的沉降速度ut有關(guān)，而與降塵室的高度無關(guān)。 斜板沉淀池 第二節(jié) 重力沉降結(jié)論 例：例：擬采用降塵室除去常壓爐氣中的球形塵粒。降塵室的寬和長分別為2m和6m,氣體處理量為1標(biāo)m3/s，爐氣溫度為427，相應(yīng)的密度=0.5kg/m3，粘度=3.410-5Pa.s，固體密度S=4000kg/m3操作條件下，規(guī)定氣體速度不大于0.5m/s，試求：1降塵室的總高度H，m；2理論上能完全分離下來的最小顆粒尺寸；3. 粒徑為40m的顆粒的回收百分率；4. 欲使粒徑為10m的顆粒完全分離下來，需在降塵室內(nèi)設(shè)置幾

8、層水平隔板？第二節(jié) 重力沉降解：解：1）降塵室的總高度HsmtVVS/564. 2273427273127327330buVHS5 . 02564. 2m564. 22）理論上能完全除去的最小顆粒尺寸 blVustsm/214. 062564. 2用試差法由ut求dmin。假設(shè)沉降在斯托克斯區(qū) 第二節(jié) 重力沉降gudst18min807. 95 . 04000214. 0104 . 3185m51078. 5核算沉降流型 1182. 01014. 35 . 0214. 01078. 5Re55ttdu原假設(shè)正確 3、粒徑為40m的顆粒的回收百分率粒徑為40m的顆粒定在滯流區(qū) ，其沉降速度smg

9、dust/103. 0104 . 318807. 95 . 040001040185262第二節(jié) 重力沉降氣體通過降沉室的時(shí)間為： suHt12214. 0564. 2直徑為40m的顆粒在12s內(nèi)的沉降高度為： muHt234. 112103. 0 假設(shè)顆粒在降塵室入口處的爐氣中是均勻分布的，則顆粒在降塵室內(nèi)的沉降高度與降塵室高度之比約等于該尺寸顆粒被分離下來的百分率。直徑為40m的顆粒被回收的百分率為： %13.48%100564. 2234. 1HH第二節(jié) 重力沉降4、水平隔板層數(shù) 由規(guī)定需要完全除去的最小粒徑求沉降速度， 再由生產(chǎn)能力和底面積求得多層降塵室的水平隔板層數(shù)。 粒徑為10m的

10、顆粒的沉降必在滯流區(qū)， smgdust/1041. 6104 . 318807. 95 . 0400010118362521tSbluVn1104 . 662564. 233 .32取33層 板間距為 1nHhm0754. 0133564. 2第二節(jié) 重力沉降第三節(jié) 離心沉降 一、離心力場(chǎng)中顆粒的沉降分析 二、旋流器工作原理三、離心沉降機(jī)工作原理（不講）本節(jié)的主要內(nèi)容一、離心力場(chǎng)中顆粒的沉降分析 r顆粒與流體之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，顆粒還會(huì)受到來自流體的阻力（曳力）FD的作用。 CD與Re有關(guān) 2242DDPuFCd第三節(jié) 離心沉降 浮力(向心力)Fb2361rdFPb（6.3.2）慣性離心力Fc2

11、3261rdmrFPPc（6.3.1）如果這三項(xiàng)力能達(dá)到平衡du/dt=0 重力沉降DPPtCgdu3)(4 沉降方向不是向下，而是向外，即背離旋轉(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。 離心沉降速度在數(shù)值上遠(yuǎn)大于重力沉降速度。23221()642cbDPPDPFFFFudrCddumdt（6.3.3）DPPtcCrdu3)(42顆粒在此位置上的離心沉降速度： （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（離心分離因素）Kc grKc2大小可以人為調(diào)節(jié)離心沉降分離設(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)行而產(chǎn)生離心作用。Kc 一般在幾十?dāng)?shù)百離心沉降機(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)液體一起旋轉(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)分離器：用于氣體非均相混合物分離旋流分離器：用于液體非均相混合物分離（一）旋風(fēng)分離器 旋風(fēng)分離器在工業(yè)上的應(yīng)用已有近百年的歷史。旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，在環(huán)境工程領(lǐng)域也應(yīng)用廣泛。在大氣污染控制工程中，作為一種常用的除塵裝置，主要用于去除大氣中的粉塵，常稱為旋風(fēng)除塵器。 二、旋流器工作原理第三節(jié) 離心沉降 第三節(jié) 離心沉降 基本操作原理 ui 旋風(fēng)分離器中的慣性離心力是由氣體進(jìn)入口