第三章第2节重力沉降分离设备.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,二、重力沉降分离设备,1,、分级器,将密度不同的颗粒分离的设备,【,分离原理,】,利用,不同密度的颗粒,在流体中的,沉降速度不同,这一原理来实现它们之间的,分离,。,【,分离对象,】,不同种类（,密度不同,）的固体颗粒，工业上的,选矿,便是利用此原理。,选矿工艺流程图,【,说明,】1,、,2,、,3,号分级器,直径逐渐增大,而三者中上升水流量均相同，所以水在三者中,流速逐渐减小,。,【,分级器的结构,】,（,1,）将沉降速度（,密度,）不同的两种颗粒倾倒到,向上流动,的水流中；,（,2,）,水的速度调整到在两者的沉降速度之间,；,（,3,）沉降速度（,密度,）较小的那部分颗粒便被漂走分出，沉降速度（,密度,）较大的则被截留下来。,【,分级原理,】,【,例如,】,石英和方铅矿,的混合球形颗粒在水力分级器中进行分离。两者的密度分别为,2650kg/m,3,和,7500kg/m,3,。,纯方铅矿,方铅矿及大颗粒石英,小石英颗粒,1,2,3,面粉分级器工艺流程图,【,说明,】,利用面粉,颗粒大小,与,蛋白质含量,之间的关系，将面粉按蛋白质含量高（低颗粒大小）分成几种不同部分。,2,、降尘室,分离气固混合物的设备,（,1,）降尘室的构造,含尘气体入口,降尘室,净化气体出口,尘粒出口,降尘室实物图,降尘室,2,）降尘室的工作原理,L,H,水平运动速度,沉降速度,如果气体的停留时间,（,L/,u,）,颗粒的沉降时间,（,H/,u,t,）,，尘粒便可分离出来。,结论,（,3,）降尘室的性能及工艺参数,降尘室的工艺参数及性能指标主要有以下几项：,临界粒径,（分离效果）；,临界沉降速度,；,最大处理量,（生产能力）。,层流区临界粒径计算式,能被除去的最小颗粒直径,临界粒径（,d,pc,）,【,定义,】,对于一定的设备（,L,、,b,、,H,）、,一定的处理量（,q,Vs,）,下，,能,100,被除去的最小颗粒直径,称为,临界粒径,。一般情况下可推得：,能被完全（,100%,）除去的最小颗粒尺寸不仅与颗粒和气体的,性质,有关，还与,处理量,和降尘室,底面积,有关。,结论,【,层流区临界粒径计算式的推导,】,由,L/,u,（停留时间）,H/,u,t,（沉降时间）,斯托克斯（,Stokes,）,定律,层流区临界粒径计算式,临界沉降速度,【,定义,】,能,100,被除去的最小颗粒,所对应的沉降速度称为,临界沉降速度,，用,u,tc,表示。,由,L/,u,（停留时间）,H/,u,tc,（沉降时间）,则有,其中,q,Vs,以气体体积流量表示的处理量，,m,3,/s,；,A,0,降尘室的底面积，,m,2,；,b,降尘室的宽度，,m,。,【,临界沉降速度的计算,】,层流区临界沉降速度计算式,【,方法,】临界沉降速度可根据,临界粒径,计算获取。,一般情况下，因为考虑的是最小颗粒直径，沉降速度很小，所以可以认为,沉降运动处于层流区,。据斯托克斯公式：,最大处理量,降尘室的生产能力,由式,可知：,最大处理量计算式,【,定义,】,对于一定的沉降设备和分离要求，所能处理的最大含尘气体量，,m,3,/s,。,几点说明,含尘气体的,最大处理量是与,某一粒径,对应,的，是指这一粒径及大于该粒径的颗粒都能,100%,被除去时的最大气体量（,粒径越大，处理量越大,）；,最大的气体处理量不仅与粒径相对应，还与降尘室底面积（,A,0,）有关，底面积越大处理量越大，但,处理量与高度无关,。为此，,降尘室都做成扁平形为提高气体处理量，室内以水平隔板将降尘室分割成若干层，称为,多层降尘室,。,常用的隔板间距为,40,100mm,含尘气体,净化气体,隔板,调节阀门,（,4,）降尘室的计算,【,降尘室的计算类型,】,设计型计算与操作型计算。,设计型计算,（,由生产任务确定设备尺寸,）,已知气体处理量,q,Vs,和除尘要求,d,pc,，,求降尘室的大小。,（长度和宽度）,【,例,】,某降尘室长,3,米，在常压下处理,2500,m,3,/h,含尘气体，设颗粒为球形，密度为,2400,kg/m,3,，气体密度为,1,kg/m,3,，粘度为,210,-5,Pa.s,，现要求该降尘室能够除去的最小颗粒直径为,4105,m,，计算降尘室宽度为多少？,例题解答,【,解,】,据：,设降尘室内颗粒沉降时处于,层流区,（斯托克斯定律区），即：,已知：,d,Pc,410,5,m,P,2400kg/m,3,1kg/m,3,210,5,Pa.s,故假设成立，计算结果有效。,已知,q,Vs,2500kg/h,L,3m,因此降尘室的宽度为：,操作型计算,、用,已知尺寸,（,WL,）,的降尘室处理一定量,q,Vs,含尘气体时，计算,可以完全除掉的最小颗粒的尺寸,（临界粒径,d,pc,）,；,、用,已知尺寸,（,bL,）,的降尘室处理含尘气体时，计算要求,完全除去直径,d,pc,的尘粒时所能处理的气体流量,（最大处理量,qVs,）,。,式中：,【,例,】,有一降尘室,长为,4m,，宽为,2m,，高为,2.5m,，内部用隔板分成,25,层,。进入降尘室的炉气密度为,0.5kg/m,3,，粘度为,0.035cP,，尘粒密度为,4500kg/m,3,。现用此降尘室分离,100m,以上的颗粒，试求可处理的,炉气流量,。,例题解答,【,解,】,设沉降处在斯托克斯区。,依题意知,P,=4500kg/m,3,=0.5kg/m,3,d,PC,=10010,6,m,=0.03510,3,Pa.s,据,而,故假设成立，计算有效。,据,q,Vs,=A,0,u,tc,bLu,tc,已知,L=4m b=2m,故,每层,可处理的炉气流量为：,q,Vs,=240.7,5.6(m,3,/s),降尘室共有,25,层，则处理的,总炉气流量,为：,（,q,Vs,）,总,5.625,140,（,m,3,/s,）,（,5,）有关降尘室的几点说明,气体在降尘室内,流通截面上的均布,非常重要，分布不均必然有部分气体在室内,停留时间过短,，其中所含颗粒来不及沉降而被带出室外。为使气体均布，降尘室,进、出口,通常都,做成锥形,；,降尘室实物图,锥形进、出口,为防止操作过程中已被除下的尘粒又被气流重新卷起，降尘室的,操作气速往往很低,（,一般不超过,3m/s,）,；,为保证分离效率（临界粒径小），,室底面积也必须较大,。因此，降尘室是一种,庞大而低效的设备,；,通常只能捕获,粒径大于,50,m,的粗颗粒。要将更细小的颗粒分离出来，就必须采用,更高效,的除尘设备（如,旋风除尘器,、,电除尘器,等）。,焙烧炉,降尘室,旋风分离器,电除尘器,泡沫塔,硫铁矿,空气,去转化器,二氧化硫除尘净化工艺流程简图,3,、增稠器（沉降槽、澄清器）,【,定义,】,通过沉降的方法,分离悬浮液,（,液固混合物,）,的设备。,（,1,）沉降槽的作用,提高悬浮液,浓度（,增稠器,）,；,得到,澄清液体（,澄清器,）,。,（,2,）沉降槽的分类,分为,间歇沉降槽,和,连续沉降槽,。,工业过程中一般采用,连续沉降槽,。,底部略成锥状的大直径,圆槽,；,直径,小者为数米，大者可达数百米；,高度,为,2.54m,；,槽底有一个徐徐转动的,搅拌耙,，由顶部的电机通过减速机带动。通常小槽耙的,转速,为,1r/min,，大槽的约为,0.1r/min,左右。,（,3,）连续沉降槽的构造,连续沉降槽结构示意图,园槽,锥形底部,料井,转耙,澄清器的内部结构,澄清器的倒喇叭形料井,【,说明,】,料浆,进入倒喇叭形料井后，,流速减小,，以免将沉降到底部的固体颗粒卷入液相中。,电机,变速齿轮,进料管,通常小槽耙的,转速,为,1r/min,，大槽的约为,0.1r/min,左右。,（,3,）沉降槽的工作原理,料浆经,料井,送到液面以下,0.3,1.0m,处。迅速分散到整个横截面上；,液体向上流动,，清液经由槽顶端四周的,溢流堰,连续流出，称为,溢流,；,固体颗粒下沉,至底部，槽底的,转耙,将沉渣缓慢地聚拢到底部中央的,排渣口,连续排出。排出的,稠浆称为底流,。,（,4,）沉降槽的特点,【,优点,】,结构简单，操作连续，处理量大且增稠物的浓度均匀。,【,缺点,】,设备庞大，占地面积大，分离效率底。,【,应用,】,连续沉降槽适用于,处理量大而浓度不高,，且,颗粒不甚细微,的悬浮料浆，如,烧碱生产中的盐水精制过程,就是一例。经过这种设备处理后的,沉渣中还含有约,59%,的液体,。,（,5,）絮凝剂及其作用,液固混合物的两种类型,【,悬浮液,】,颗粒直径较大，采用各种沉降设备即可分离；,【,溶 胶,】,颗粒直径较小，通常小于,1,m,。,通常情况下难以沉降，须加入,絮凝剂,方可进行分离。,絮凝剂的作用,【,作用,】,使细小颗粒发生,凝聚,。,【,凝聚,】,胶体颗粒失去稳定性的过程称为,脱稳过程,。脱稳即意味着,液体中原来均匀分散的固体微粒（,溶胶,）结合成了较大的颗粒,，从液体中沉淀下来。这种现象即称为凝聚。,絮凝剂的种类,凡能,促进溶胶中微粒凝聚的物质,皆可作为絮凝剂，常用的絮凝剂有以下几种：,A.,电解质,：如明矾、三氯化铝等；,B.,高分子化合物,：如聚丙烯酰胺等；,C.,表面活性剂,。,盐水生产工艺流程简图,化盐桶,精制折流槽,澄清槽,原盐,粗盐水,砂滤器,聚丙烯酰胺,清盐水,至电解槽,化盐水,