宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 气体水平流速:=b 代入、B V≤bhu,或l1 bl 注意;1、l1按需要完全分离下来的最小颗粒计算 2、u应保证气体流动雷诺准数处于滞流区 2、悬浮液的沉聚过程 A一清液区 B-等浓度区 A C-变浓度区 D-沉聚区 C D 悬浮液的沉聚过程:属重力沉降,在沉降槽中进行。固体颗粒在液体中的沉降过程,大多属于 干扰沉降。比固体颗粒在气体中自由沉降阻力大。随着沉聚过程的进行,A,D两区逐渐扩大,B 区这时逐渐缩小至消失。在沉降开始后的一段时间内,A,B两区之间的界面以等速向下移动,直 至B区消失时与C区的上界面重合为止。此阶段中AB界面向下移动的速度即为该浓度悬浮液中颗 粒的表观沉降速度u0。表观沉降速度u0不同于颗粒的沉降速度l1,因为它是颗粒相对于器壁的速 度,而不是颗粒相对于流体的速度。 等浓度B区消失后,AC界面以逐渐变小的速度下降,直至C区消失,此时在清液区与沉聚区之 间形成一层清晰的界面,即达到“临界沉降点”,此后便属于沉聚区的压紧过程。D区又称为压紧区 压紧过程所需时间往往占沉聚过程的绝大部分 通过间歇沉降实验,可以获得表观沉降速度uo与悬浮液浓度及沉渣浓度与压紧时间的二组对应 关系数据,作为沉降槽设计的依据。 运动与静止的相对性:自然界中所有物质都是运动的,我们平时所说的运动与静止都是相对于不 动的物体(参照物)而说的,物体相对于参照物发生位置的变化叫运动,不发生位置变化的叫静止 由于参照物不同,观察同一物体的运动状态也不同。因此运动与静止只有相对的意义。 6/31
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 6/31 气体水平流速： Hb V u s = ，代入 ut H u l Vs blut 或 bl V u s t 注意；１、 t u 按需要完全分离下来的最小颗粒计算。 ２、 u 应保证气体流动雷诺准数处于滞流区。 2、悬浮液的沉聚过程 D 沉聚区 变浓度区 等浓度区 清液区 悬浮液的沉聚过程；属重力沉降，在沉降槽中进行。固体颗粒在液体中的沉降过程，大多属于 干扰沉降。比固体颗粒在气体中自由沉降阻力大。随着沉聚过程的进行，Ａ，Ｄ两区逐渐扩大，Ｂ 区这时逐渐缩小至消失。在沉降开始后的一段时间内，Ａ，Ｂ两区之间的界面以等速向下移动，直 至Ｂ区消失时与Ｃ区的上界面重合为止。此阶段中ＡＢ界面向下移动的速度即为该浓度悬浮液中颗 粒的表观沉降速度 0 u 。表观沉降速度 0 u 不同于颗粒的沉降速度 t u ，因为它是颗粒相对于器壁的速 度，而不是颗粒相对于流体的速度。 等浓度Ｂ区消失后，ＡＣ界面以逐渐变小的速度下降，直至Ｃ区消失，此时在清液区与沉聚区之 间形成一层清晰的界面，即达到“临界沉降点”,此后便属于沉聚区的压紧过程。Ｄ区又称为压紧区， 压紧过程所需时间往往占沉聚过程的绝大部分。 通过间歇沉降实验，可以获得表观沉降速度 0 u 与悬浮液浓度及沉渣浓度与压紧时间的二组对应 关系数据，作为沉降槽设计的依据。 运动与静止的相对性:自然界中所有物质都是运动的，我们平时所说的运动与静止都是相对于不 动的物体（参照物）而说的，物体相对于参照物发生位置的变化叫运动，不发生位置变化的叫静止， 由于参照物不同，观察同一物体的运动状态也不同。因此运动与静止只有相对的意义
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 3、沉降槽的构造与操作 沉降槽分为间歇式和连续式两种: 料浆 流 底口(排料) 连续式 底流 间歇式 l-进料槽道;2-转动机构;3-料井;4-溢流槽 5-溢流管;6-叶片;7-转耙 (1)间歇式;需处理的悬浮液料浆送入槽内,静置足够时间后,即由上部抽出清液而由底口排出稠 厚的沉渣 (2)连续式:d(沉降槽的直径几米至几百米)。 底流:排出的稠浆称为底流 连续沉降槽的计算 (1)沉降槽的面积 料浆 澄清区(颗粒作自由沉降) 加料口 该层中浓度=料 浆浓度 颗粒作干扰沉 增浓区 底流 以加料口为界加料口以上为澄清区以下为增浓区。清液上行至溢流口流出颗粒与液体一块下 行至增浓区进行沉聚过程 若进入连续沉降槽料浆体积流量为Qm/小」,其中固相体积分率为e,底流中固相体积分率为 e则:底流中固相体积流量=Qer,Q 固°≤固相体积流量(因为稳定操作各个不同深 液
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 7/31 3、 沉降槽的构造与操作 沉降槽分为间歇式和连续式两种： 7 料浆 底流 6 溢 流 1 2 3 4 5 底口(排料) 间歇式 连续式 1-进料槽道 ;2-转动机构 ;3-料井 ;4-溢流槽 ;5-溢流管 ;6-叶片 ;7-转耙 (1) 间歇式；需处理的悬浮液料浆送入槽内，静置足够时间后，即由上部抽出清液而由底口排出稠 厚的沉渣。 (2) 连续式： d （沉降槽的直径几米至几百米）。 底流：排出的稠浆称为底流。 4、 连续沉降槽的计算 (1) 沉降槽的面积 增浓区 底流 ec 加料口 料浆 颗粒作干扰沉 降 该层中浓度=料 浆浓度 澄清区(颗粒作自由沉降) 以加料口为界,加料口以上为澄清区,以下为增浓区。清液上行至溢流口流出,颗粒与液体一块下 行至增浓区,进行沉聚过程。 若进入连续沉降槽,料浆体积流量为 Qm s 3 ，其中固相体积分率为 f e ，底流中固相体积分率为 c e 则：底流中固相体积流量 f = Q.e ， 固 液 Q Q e f 固相体积流量 = （因为稳定操作,各个不同深
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 度处浓度是恒定的,所以料浆中固相体积流量必须等于底流中固相体积流量。化工生产是稳定的各 个车间工段的设备均是稳定的。即:料浆中固相体积流量必须等于底流中固相体积流量)。 Oe 底流中体积流量= 底流中/液相 底流中固相体积流量 固相 底流的体积流量 令增稠段各个横截面必须有一个总体下行速度l4总体{总体下行即:指底流相对于器壁的 液 Oe 流速,l2 lnl-底流体积流量m/]nAe-底流固相体积流量m/小 在增稠段内任取一个水平截面,设该截面上,固相体积分率为e V固AHA V AH A A=AeH该水平面截面厚度[m],A一是增稠段内固 相截面积[m2],A-是增稠段固液总截面积m 一+l ll0—表观沉降速度 举例:顺水速度=静水速度+水流速度,逆水速度=静水速度水流速度,lln是底流总体相对于 管壁的速度,L是颗粒相对于容器壁面表观沉降速度,即在静止流体中沉降速度 Qe Qer=Ae(un+1代4=作整理得 De, ege, +Aeuo,方程两边同除 ue移项整理得,小se ee 料浆体积m3底流m3水m3 e固相m3固相m固相mQ-|=溢流出水总体积m3 Al0=溢流出水总体积m3如设容器壁为参照物则水向上的流速即为l0 料浆=底流+溢流水 ①若悬浮液中固相浓度以单位体积内的固相质量C表示时,A 变为 A WoPs e es)(c cc
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 8/31 度处浓度是恒定的，所以料浆中固相体积流量必须等于底流中固相体积流量。化工生产是稳定的,各 个车间工段的设备均是稳定的。即: 料浆中固相体积流量必须等于底流中固相体积流量）。 底流中体积流量 c f e Q.e = 底流中 固相 液相 底流的体积流量 底流中固相体积流量 ec = 令增稠段各个横截面必须有一个总体下行速度 u u 总体 液 固 总体下行即: 指底流相对于器壁的 流速， c f u Ae Q e u . = uu A —底流体积流量 m s 3 uu Aec —底流固相体积流量 m s 3 。 在增稠段内任取一个水平截面，设该截面上,固相体积分率为 e A A AH A H V V e ‘ ’ 固 = = = A = Ae ‘ H—该水平面截面厚度 m ， ' A —是增稠段内固 相截面积 2 m ，A—是增稠段固液总截面积 2 m 。 = + u0 Ae Qe Qe Ae c f f Qe f Aut ' = ut = uu + u0 u0 — 表观沉降速度 举例: 顺水速度=静水速度+水流速度，逆水速度=静水速度-水流速度， u u 是底流总体相对于 管壁的速度， u0是颗粒相对于容器壁面表观沉降速度,即在静止流体中沉降速度。 ( ) Qe f = Ae uu + u0 代入 c f u Ae Q e u . = 整理得 Aeu0 e eQe Qe c f f = + ，方程两边同除 u e0 移项整理得， = − c f u e e Qe A 1 1 0 3 3 3 3 3 3 1 1 m m m m m m e ec 固相 水 固相 底流 固相 料浆体积 = − = − 1 1 3 m e e Qe c f = 溢流出水总体积 − 3 Au0 = 溢流出水总体积m 如设容器壁为参照物,则水向上的流速即为 0 u 料浆=底流+溢流水 ① 若悬浮液中固相浓度以单位体积内的固相质量 C 表示时， = − c f u e e Qe A 1 1 0 变为 = − = − s c c f s u c c w u e e Qe A 1 1 1 1 0 0
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 任一横截面上的固相浓度 kg( (悬浮液) C一沉渣中(底渣)固相浓度,(阖 (底流) 单m(悬浮液),1=1单位公斤(固 固体体积米3 米(固)增稠段任一截面体积米3 P一固体密度[kg/m] psec 单位公斤(固x米固)=公斤(固 米固)米底流)米3底流 单位 公斤(固)米3固)公斤(固) 米(固)米(底流)米底流 ②若悬浮液中固相浓度以固液质量比的形式表示时 wp X一任一截面上固液质量比k8(固) kg(液)xc-沉渣中固液质量比kg固 kg(液) P一悬浮液密度g(液)/m(液)4=1 uopX Xc kg(液) g(液)单位k面/( 3(液)kg(液) kg(i 求取最大横截面A值后乘以安全系数作为沉降橧的实际横識面积。对于直径5m以上的沉降槽, 安全系数为1.5,对于直径30m以上的沉降槽,安全系数为12 (2)沉降槽的高度 沉渣压紧时间往往比料浆达到临界沉降所经历时间长,故用依据压紧时间来决定沉降槽高度 4h= ),质量守恒 pp 因为稳定操作压紧区的高度h是恒定的,既是恒定、压紧区的容积必等于底流排出沉渣体积 液相质量 面相质量流量固相质量=液相质量流量或h=(1+)(3) h一压紧区的高度m A一横截面积m2
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 9/31 c—任一横截面上的固相浓度， ( ) 3 m kg 固 （悬浮液） c c —沉渣中(底渣)固相浓度， ( ) 3 m kg 固 （底流） ( ) (固) 悬浮液 单位 kg m c 3 1 ， c e s 1 1 = 单位 3 3 3 1 1 增稠段任一截面体积米 固体体积米 米（固） 公斤（固） s —固体密度 3 kg m s c e 1 单位 米 底流 公斤（固） 米（底流） 米（固） 米（固） 公斤（固） 3 3 3 3 1 1 1 = c c 1 单位 米 底流 公斤（固） 米（底流） 米（固） 米（固） 公斤（固） 3 3 3 3 1 1 1 = ②若悬浮液中固相浓度以固液质量比的形式表示时： ) 1 1 ( u0 C CC w A = − X —任一截面上固液质量比 液） 固） ( ( kg kg ； X C —沉渣中固液质量比 液） 固） ( ( kg kg —悬浮液密度 ( ) ( ) kg 液 m 3 液 ) 1 1 ( u0 X X C w A = − X 1 单位 ( ) ( ) 固 液 kg kg C 单位 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 3 3 固 液 固 固 液 液 kg kg m kg m kg = 求取最大横截面 A值后,乘以安全系数作为沉降槽的实际横截面积。对于直径 5m 以上的沉降槽， 安全系数为 1.5,对于直径 30m 以上的沉降槽，安全系数为 1.2 。 (2 ) 沉降槽的高度 沉渣压紧时间往往比料浆达到临界沉降所经历时间长，故用依据压紧时间来决定沉降槽高度 r c s x w w Ah = ( + ) 质量守恒 因为稳定操作压紧区的高度 h 是恒定的，既是恒定、压紧区的容积必等于底流排出沉渣体积。 液相质量流量 固相质量 液相质量 =固相质量流量 = X C w 或 (1 ) C S S r A X w h = + （3） h—压紧区的高度 m ； A —横截面积 2 m ；
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 y一底流中间相质量流量,k x。一底流中间固、液相质量比,kg固) kg(液) h=h+h×075+(1~2m h一沉降槽总高度[m]。 (通常要附加约75%的压紧区的高度作为安全余量h×0.75,沉降槽的总高度则等于压紧区高度 加上其它区域的高度,后者可取1~2m)。 3.2.2离心沉降 Fx=mg重力场强度g可视为常数,其方向指向地心。离心力FC-mn=mOR 化工FC 一惯性离心力场强度u↑(切线速度)或R↓FC个↑ R 、惯性离心力作用下的沉降速度 中心→外(径向)F→0←F向心力←F阻力:颗粒直径d,密度P,流体密度p,切向 速度tT 惯性离心力F=2d3ps 作用在颗粒上的力 向心力F向=2dp R 阻力F=5d 重力: p,g l一颗粒与流体径向上的相对速度{浮力:F=d)g等速是u,则被称为重力 沉降速度 这三个力达到平衡时,颗粒在径向上相对与流体的速度l被称为离心沉降速度
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 10/31 w—底流中间相质量流量， S kg ； X C — 底流中间固、液相质量比， 液） 固） ( ( kg kg ； h' = h + h0.75+ (1~ 2)m h'—沉降槽总高度 m。 (通常要附加约 75%的压紧区的高度作为安全余量 h0.75,沉降槽的总高度则等于压紧区高度 加上其它区域的高度,后者可取 1～2m)。 3.2.2 离心沉降 Fg = mg 重力场强度 g 可视为常数，其方向指向地心。离心力 m R R FC m 2 2 − = 化工 R u F m T C 2 = R uT 2 —惯性离心力场强度 uT （切线速度）或 R FC 一、惯性离心力作用下的沉降速度 中心 → 外（径向） Fc → 0 F向心力 F阻力 ；颗粒直径 d ，密度 s ，流体密度 ,切向 速度 T u 作用在颗粒上的力 = = = 4 2 6 6 2 2 2 3 2 3 r T T C S u F d R u F d R u F d 阻 向 阻力 向心力 惯性离心力 r u —颗粒与流体在径向上的相对速度 = = = = 4 2 6 6 2 2 3 3 u F d F d g F mg d g d b g s 阻力： 浮力： 重力： 等速是 r u 则被称为重力 沉降速度。 这三个力达到平衡时，颗粒在径向上相对与流体的速度 r u 被称为离心沉降速度