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概述
概述
本章考察流固两相物系中固体颗粒与流体间的
相对运动在流固两相物系中不论作为连续相的
流体处于静止还是作莫种运动只要固体颗粒的密
度 液的处理常见的污水处理就是一例
三分级器
利用不同粒径或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分离的设备称为分级器
将沉降速度不同的两种颗粒倾倒到向上流动的水流中若水的速度调整到在两者的沉降速度之间则沉降速度较小的那部分颗粒便被漂走分出若有密度不同的a、b两种颗粒要分离且两种颗粒的直径范围都很大则由于密度大而直径小的颗粒与密度小而直径大的颗粒可能具有相同的沉降速度使两者不能完全分离
上式表明不同直径的颗粒因为密度不同而具有相同的沉降速度该式代表了具有相同沉降速度的两种颗粒的直径比
对于两相密度差较小颗粒粒度较细的非均相物系可利用颗粒作圆周运动时的离心力以加快沉降过程定义同一颗粒所受的离心力与重力之比为离心分离因数
式中 为流体和颗粒的切线速度 ； 为旋转半径 ； 为旋转角速度
数值的大小是反映离心分离设备性能的重要指标若 则说明同一颗粒在离心力场中受到的离心力 是在重力场中受到的重力 的一000倍当然大大加快沉降分离过程
旋风分离器是利用离心沉降原理从气流中分离出颗粒的设备如图所示上部为圆筒形、下部为圆锥形；含尘气体从圆筒上侧的矩形进气管以切线方向进入藉此来获得器内的旋转运动气体在器内按螺旋形路线向器底旋转到达底部后折而向上成为内层的上旋的气流称为气芯然后从顶部的中央排气管排出气体中所夹带的尘粒在随气流旋转的过程中由于密度较大受离心力的作用逐渐沉降到器壁碰到器壁后落下滑向出灰口
旋风分离器的构造简单没有运动部件设备不动离心力是由切线进入的气流产生旋转运动造成的操作不受温度、压强的限制一般其分离因数
可分离气体中 直径的粒子 用降尘室分离经济 可用袋式除尘器 用静电除尘器
旋风分离器各部分的尺寸都有一定的比例只要规定出其中一个主要尺寸如圆筒直径D或进气口宽度B则其它各部分的尺寸亦确定
评价旋风分离器性能指标我们的教材上介绍两个：
一 旋风分离器的分离效率
一总效率
式中 、 分别为进出旋风分离器气体颗粒的质量浓度
总效率并不能准确地代表旋风分离器的分离性能因为气体中颗粒大小不等各种颗粒被除下的比例也不相同颗粒的尺寸越小所受的离心力越小沉降速度也越小所以能被除下的比例也越小因此总效率相同的两台旋风分离器其分离性能却可能相差很大这是因为被分离的颗粒具有不同粒度分布的缘故
二粒级效率
式中 、 分别为进出旋风分离器气体中粒径为 的颗粒的质量浓度
总效率与粒级效率的关系为：
式中 为进口气体中粒径为 颗粒的质量分率
通常将经过旋风分离器后能被除下五0%的颗粒直径 称为分割直径某些高效旋风分离器的分割直径可小至 不同粒径 的粒级分离效率 不同
二旋风分离器的压降
气体经过旋风分离器时由于进气管和排气管及主体器壁所引起的摩擦阻力、流动时的局部阻力以及气体旋转运动所产生的能量损失等都将造成气体的压力降旋风分离器的压降大小是评价其性能好坏的重要指标气体通过旋风分离器的压降应尽可能小通常压降用入口气体动能的倍数来表示：
除了上述两个性能指标外有的教材还介绍了另外一个性能指标即临界直径 指旋风分离器能够分离的最小颗粒直径
实验结果表明： 锥体长度 粗短形旋风分离器在
一定时处理量大；细长形旋风分离器 但 从经济角度看一般可取进口气速 若处理量大则可采用多个小尺寸的旋风分离器并联操作这较用一个大尺寸的旋风分离器可望获得更高的效率同样原因投入使用的旋风分离器处于低气体负荷下操作是不适宜的
旋风分离器的内旋气流在底部旋转上升时会在锥底成升力即使在常压下操作出口气体直接排入大气也会在锥底造成显著的负压如果锥底集尘室密封不良少量空气串入器内将使分离效率严重下降故出灰口的密封问题非常重要