宁夏大学化学化工学院：《化工原理》课程教学资源（电子教案）第三章 颗粒与流体之间的相对运动

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 (1)、作用在小球上的力属于惯性离心力 (2)、流体对颗粒的向心力。密度为ρ的流体作匀速圆周运动,有一个向心力,这个力阻止小球 向外运动 (3)、阻力,假定流体不动,颗粒由内向外运动,受到流体的阻力 j=sJ/kgl 4=y N 阻力b=Ap(y=xa2m2 24一颗粒与流体在径向上的相对运动速度 12 R 4d(p,-p)v2 解得 R 1、离心沉降速度u与重力沉降速度ll1的异同 (1)相似之处:公式形式相似; (2)相异之处:①方向u1向下1向外 ②大小u1不变(恒量)u,变量R↓u,↑ 如10-<Re<1= 代入l 4(-p)nl,d(g,-)l Re R 184 R R p 参看前式 0s -p1g 18 2、分离因数K(同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值为: K R 分因数是离心设备的重要指标) 、旋风分离器的结构与操作原理 旋风分离器是利用惯性离心力的作用从气流中分离出含有尘粒的设备。除尘颗粒直径d≥5/m 以上的颗粒,不适宜粘性,湿性、及腐蚀性粉尘。颗粒被抛向管壁,动能变静压能、变成热能,最后 沿壁面落入灰斗。 含尘气体由圆筒上部的进气管切向进入,受器壁的约束而向下作螺旋运动。在惯性离心力作用 下,颗粒被抛向器壁而与气体分离,再沿壁面落至锥底的排灰口。净化后的气体在中心轴附近由下 向上作螺旋运动,最后由顶部排气管排出。 11/31

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 11/31 （1）、作用在小球上的力属于惯性离心力; （2）、流体对颗粒的向心力。密度为  的流体作匀速圆周运动，有一个向心力，这个力阻止小球 向外运动; （3）、阻力，假定流体不动，颗粒由内向外运动，受到流体的阻力。 J kg u h f 2 2 / =  ;          = 2 2 / 2 m N P u p f a 或   ; 阻力 4 2 2 / 2 r f f u h A p d   =  =  r u —颗粒与流体在径向上的相对运动速度。 0 6 6 4 2 2 2 2 3 2 3 − − = T T r s u d R u d R u d        解得： ( ) R d u u s T r 2 3 4 − − =    1、离心沉降速度 r u 与重力沉降速度 t u 的异同 （1）相似之处： 公式形式相似; （2）相异之处：①方向 t u 向下 r u 向外 ②大小 t u 不变（恒量） r u 变量 R  ur  如 10 1 4   − Re r Re 24  = 代入 ( ) R d u u s T r 2 3 4 − − =    ， ( )        −  = R d u u s T r 2 2 18    r  r du Re = 参看前式: ( )    18 2 d g u s r − = 2、分离因数 Kc （同一颗粒在同种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值为： c T t r K gR u u u = = 2 分因数是离心设备的重要指标）。 二、旋风分离器的结构与操作原理 旋风分离器是利用惯性离心力的作用从气流中分离出含有尘粒的设备。除尘颗粒直径 d  5m 以上的颗粒,不适宜粘性，湿性、及腐蚀性粉尘。颗粒被抛向管壁，动能变静压能、变成热能，最后 沿壁面落入灰斗。 含尘气体由圆筒上部的进气管切向进入，受器壁的约束而向下作螺旋运动。在惯性离心力作用 下，颗粒被抛向器壁而与气体分离，再沿壁面落至锥底的排灰口。净化后的气体在中心轴附近由下 向上作螺旋运动，最后由顶部排气管排出

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 进气 三、旋风分离器的性能 1、临界粒径:是指在旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒直径。 临界粒径是判断分离效率高低的重要依据 2、临界粒径推导的条件、假设 (1)气体作螺旋等速运动,切向速度ar等于进口气速l (2)颗粒穿过厚度为B的气流层沉降分离 (3)颗粒作滞流自由沉降。 d2(es-plu 因p《,R=Rn,(旋转半径R取平均值Rn),根据条件1、3u=18(R 式可简为:=525:n1=n1用“惯性离心加速度代替重力加速度g 18R R 根据条件2,颗粒到达器壁所需沉降时间为: B 18AR B 6 u, d-p,u 令气流的有效旋转圈数为N,,(指真正起分离颗粒离心作用的圈数)。它在器内运行的距离便 是2mRN,则停留时间为:b= l4=l1(条件1) 若某种尺寸的颗粒所需的沉降时间1恰等于停留时间6,该颗粒就是理论上能被完全分离下 12/31

宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 12/31 尘粒 进气 排气 三、旋风分离器的性能 1、临界粒径：是指在旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒直径。 临界粒径是判断分离效率高低的重要依据。 2、临界粒径推导的条件、假设: （1）气体作螺旋等速运动，切向速度 T u 等于进口气速 i u ； （2）颗粒穿过厚度为 B 的气流层沉降分离; （3）颗粒作滞流自由沉降。 因 《 s ，R = Rm ，( 旋转半径R取平均值Rm )，根据条件 1、3 ( )        −  = R d u u s T r 2 2 18   式可简为： m s i r R d u u   18 2 2 =  ui = uT 用 m i R u 2 惯性离心加速度代替重力加速度 g 根据条件 2，颗粒到达器壁所需沉降时间为： 2 2 18 s i m r t d u R B u B    = = 令气流的有效旋转圈数为 Ne ，(指真正起分离颗粒离心作用的圈数)。它在器内运行的距离便 是 2Rm Ne ，则停留时间为： i m e u R N  2 = ut = ui （条件 1） 若某种尺寸的颗粒所需的沉降时间  t 恰等于停留时间  ，该颗粒就是理论上能被完全分离下