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通用提示：该执行方案资料可用于依据各个时期的特性提出多种详细的实施
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，包括详尽周到可行性高和机动性性强的行动方针。且依据整体流程选择合适的方法达到既省钱又可以达到很好的成果。本文档可任意编辑，请在使用前仔细阅读正文。 离心沉降是利用惯性离心力的作用而实现的沉降。在重力沉降的讨论中已经得知，颗粒的重力沉降速度ut，与颗粒的直径d及两个的密度差ρs—ρ有关。d越大，两相密度差越大，则ut越大。换言之，对一定的非均相物系，其重力沉降速度是恒定的，人们无法改变其大小，因此，在分离要求较高时，用重力沉降就很难达到要求。此时，若采用离心沉降，则可大大提高沉降速度，使分离效率提高，设备尺寸减小。 一、 离心沉降速度分析 当流体围绕某一中心轴做圆周运动时，便形成惯性离心力场。现对其中一个颗粒的受力与运动情况进行分析。 该颗粒为球形颗粒，直径为d，密度为ρs，旋转半径为R，圆周运动的线速度为uT，流体密度为ρ且ρs＞ρo颗粒在圆周运动的径向上将受到3个力的作用，即惯性离心力、向心力和阻力。其中，惯性离心力方向从旋转中心指向外周，向心力的方向沿半径指向中心，阻力方向与颗粒运动方向相反，也沿半径指向中心，3个力的大小为 和重力沉降一样，在三力作用下，颗粒将沿径向发生沉降，其沉降速度即是颗粒与流体的相对速度uR。在三力平衡时，同样可导出其计算式，若沉降处于斯托克斯区，离心沉降速度的计算公式为 式中 uR——径向上颗粒与流体的相对速度，m／s。 可见，离心沉降速度与重力沉降速度计算式形式相同，只是将重力加速度g(重力场强度)换成了离心加速度u2/t／R(离心场加速度)。但重力场强度g是恒定的，而离心力场强度却随半径和切向速度而变，即可以人为控制和改变，这就是采用离心沉降优点——选择合适的转速与半径，就能够根据分离要求完成分离任务。 前面提及，离心沉降速度远大于重力沉降速度，其原因是离心力场强度远大于重力场强度。对于离心分离设备，通常用两者的比值来表示离心分离效果，称为离心分离因数，用Kc表示，即 式中，ns和n均表示转速，其单位分别为r／s和r／min。 由上式可知，要提高Kc，可通过增大半径R和转速ns来实现，但出于对设备强度、制造、操作等方面的考虑，实际上，通常采用提高转速并适当缩小半径的方法来获得较大的K，。例如对R＝0．2m的设备，当n＝800／min时，其K，就可达到142，如有必要，还可以提高其转速。 目前，超高速离心机的离心分离因数已经达到500000，甚至更高。 尽管离心分离沉降速度大，分离效率高，但离心分离设备较重力沉降设备复杂，投资费用大，且需要消耗能量，操作严格而费用高，因此，综合考虑不能认为对任何情况采用离心沉降都优于重力沉降。例如，对分离要求不高或处理量较大的场合采用重力沉降更为经济合理。有时，先用重力沉降再进行离心分离也不失为一种行之有效的方法。 二 离心沉降设备 (一) 旋风分离器 旋风分离器是从气流中分离出尘粒的离心沉降设备。因此，又称为旋风除尘器。标准型旋风分离器的基本结构如图8—5所示。主体上部为圆筒形，下部为圆锥形，各部分尺寸比例见图号说明，从中可以得知，只要确定了圆筒直径，就可以按比例确定出其他各部分的尺寸。下面简单分析旋风除尘器的除尘过程。 图8—6中，含尘气体由圆筒形上部的切向长方形人口进入筒体，在器内形成一个绕简体中心向下作螺旋运动的外旋流，在此过程中，颗粒在离心力的作用下，被甩向器壁与气流分离，并沿器壁滑落至锥底排灰口，定期排放；外旋流到达器底后(已除尘)变成向上的内旋流，最终，内旋流(净化气)由顶部排气管排出。 旋风分离器结构简单造价低，没有运动部件，操作不受温度、压力的限制，因而广泛用作工业生产中的除尘分离设备。旋风分离器一般可分离5µ以上的尘粒，对5µm以下的细微颗粒分离效率较低，可在其后接袋滤器和湿法除尘器来捕集。其离心分离因数在5～2500之间。旋风分离器的缺点是气体在器内的流动阻力较大，对器壁的磨损比较严重，分离效率对气体流量的变化比较敏感，且不适合用于分离黏性的、湿含量高的粉尘及腐蚀性粉尘。 评价旋风分离器的主要指标是所能分离的最小颗粒直径——临界粒径和气体经过旋风分离器的压降。 临界粒径是指理论上能够完全被旋风分离器分离下来的最小颗粒直径，临界粒径dc用下式计算 式中 dc——临界粒径，m； B——进口管宽度，m； N——气体在旋风分离器中的旋转圈数，对标准型旋风分离器，可取N＝5； u——气体做螺旋运动的切向速度，通常可取气体在进口管中的流速，m／s。 从式(8—5)可以看出： ①临界粒径随气速增大而减小，表明气速增加，分离效率提高，但气速过大会将已沉降颗粒卷起而降低分离效率，同时使流动阻力急剧上升。 ②临界粒径随设备尺寸的减小而减小，因旋风分离器的各部分尺寸成一定比例。尺寸越小，则月越小，从而临界粒径越小，分离效率越高。 气体通过旋风分离器的压降可用下式计算 式中，阻力系数ξ决定于旋风分离器的结构和各部分尺寸的比例，与简体直径大小无关，一般由经验式计算或实验测取。对于标准型旋风分离器，可取ε＝8。 压降大小是评价旋风分离器性能好坏的一个重要指标。受整个工艺过程对总压降的限制及节能降耗的需要，气体通过旋风分离器的压降应尽可能低。压降的大小除了与设备的结构有关外，主要取决于气体的速度。气体速度越小，压降越低，但气速过小，又会使分离效率降低。因而要选择适宜的气速以满足对分离效率和压降的要求。一般进口气速在10～25m／s为宜，最高不超过35m／s，同时压降应控制在2kPa以下。 除了前面提到的标准型旋风分离器，还有一些其他形式的旋风分离器，如CLT、CLT／A、CLP／A、CLP／B以及扩散式旋风分离器，其结构及主要性能可查阅有关资料。 选用旋风分离器时，一般是先确定其类型，然后根据气体的处理量和允许压降，选定具体型号。如果气体处理量较大，可以采用多个旋风分离器并联操作。 (二) 其他离心沉降设备 旋风分离器是分离气态非均相物系的典型离心沉降设备，除此之外，还有分离液态非均相物系的旋液分离器、离心沉降机等，其中旋液分离器的结构和作用原理与旋风分离器相类似。 用一简体直径为了o．8m的标准型旋风分离器处理从气流干燥器出来的含尘气体，含尘气体流量为2m3／s。气体的密度为o．65kg／1113，黏度为3X10-sPa•s，尘粒可视为球形，其密度为2500kg／m3。求：①临界粒径；②气体通过旋风分离器的压降。
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