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范本系列PracticalDocumentSeries第PAGE\*Arabic\*MERGEFORMAT2页/总NUMPAGES\*Arabic\*MERGEFORMAT2页沉降分离过程的安全
分析
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沉降分离过程的安全分析前言:本解决方案文档用于日常简化流程,整合资源和提高效率,同时消除不确定性及变化所带来的不良影响,并建立执行力和节约方案多方的时间,把问题便捷高效低成本地解决。可在下载后完成编辑和调整,使用时请详细阅读正文。 如前所述,沉降是借助于某种外力作用,使两相发生相对运动而实现分离的操作。根据外力的不同,沉降又分为重力沉降、离心沉降和惯性沉降。 一 重力沉降分离过程 在重力作用下使流体与颗粒之间发生相对运动而得以分离的操作,称为重力沉降。重力沉降既可分离含尘气体,也可分离悬浮液。重力沉降广泛应用于化工生产过程的除尘技术。 (一) 自由沉降速度 自由沉降与自由沉降速度 根据颗粒在沉降过程中是否受到其他粒子、流体运动及器壁的影响,可将沉降分为自由沉降和干扰沉降。颗粒在沉降过程中不受周围颗粒、流体及器壁影响的沉降称为自由沉降,否则称为干扰沉降。很显然,自由沉降是一种理想下的沉降状态,实际生产中的沉降几乎都是干扰沉降,但由于自由沉降的影响因素少,为了了解沉降过程的规律,通常从自由沉降人手进行研究。 将直径为d,密度为ρs的光滑球形颗粒置于密度为ρ的静止流体中,由于所受重力的差异,颗粒将在流体中降落。如图8—2所示,在垂直方向上,颗粒将受到3个力的作用,即向下的重力Fs,向上的浮力几和与颗粒运动方向相反的阻力几。 对于一定的颗粒与流体,重力,浮力恒定不变,阻力则随颗粒的降落速度而变。三个力的大小为 式中ε——阻力系数; A——颗粒在垂直于其运动方向上的平面上的投影面积,A=(丌/4)d2,m2; u——颗粒相对于流体的降落速度,m/s。 (二) 实际沉降及其影响因素 实际沉降即为干扰沉降,如前所述,颗粒在沉降过程中将受到周围颗粒、流体、器壁等因素的影响,一般来说,实际沉降速度小于自由沉降速度。 ①颗粒含量的影响。实际沉降过程中,颗粒含量较大,周围颗粒的存在和运动将改变原来单个颗粒的沉降,使颗粒的沉降速度较自由沉降时小。例如,由于大量颗粒下降,将转换下方流体并使之上升,从而使沉降速度减小。颗粒含量越大,这种影响越大,达到一定沉降要求所需的沉降时间越长。 ②颗粒形状的影响。对于同种颗粒,球形颗粒的沉降速度要大于非球形颗粒的沉降速度。 ③颗粒大小的影响。队斯托克斯定律可以看出:其他条件相同时、粒径越大,沉降速度越大,越容易分离。如果颗粒大小不一,大颗粒将对小颗粒产生撞击,其结果是大颗粒的沉降速度减小,而对沉降起控制作用的小颗粒的沉降速度加快,甚至因撞击导致颗粒聚集而进一步加快沉降。 ④流体性质的影响。流体与颗粒的密度差越大,沉降速度越大;流体黏度越大,沉降速度越小。因此,对于高温含尘气体的沉降,通常需先散热降温,以便获得更好的沉降效果。 ⑤流体流动的影响。流体的流动会对颗粒的沉降产生干扰,为了减少干扰,进行沉降时要尽可能控制流体流动处于稳定的低速。因此,工业上的重力沉降设备,通常尺寸很大,其目的之一就是降低流速,消除流动干扰。 ⑥器壁的影响。器壁对沉降的干扰主要有两个方面:一是摩擦干扰,使颗粒的沉降速度下降;二是吸附干扰,使颗粒的沉降距离缩短。因此,器壁的影响是双重的。 需要指出的是,为简化计算,实际沉降可近似按自由沉降处理,由此引起的误差在工程上是可以接受的。只有当颗粒含量很大时,才需要考虑颗粒之间的相互干扰。