(1.3)--沉降分离环境工程原理.ppt

探究：提升沉降分离效率的途径探究：提升沉降分离效率的途径一、回顾：沉降现象与沉降分离原理二、练习：典型的颗粒沉降原理的应用三、总结主要内容自然环境自然环境:流体中颗粒物及其沉降现象流体中颗粒物及其沉降现象奔奔腾到海的母到海的母亲河河同学们想一想，自然环境中还有哪一些类似的现象？同学们想一想，自然环境中还有哪一些类似的现象？火山喷发后火山喷发后.东营黄河入海口的壮黄河入海口的壮丽景景观内内陆城市遭遇沙城市遭遇沙尘天气天气山火侵山火侵袭下山地上空烟下山地上空烟雾弥漫弥漫人工环境：流体中的颗粒物及其沉降人工环境：流体中的颗粒物及其沉降工工业密集区正在排放的烟囱密集区正在排放的烟囱雾霾中的晨霾中的晨练蓝天白云下的晨天白云下的晨练事实上，经过努力，很多地区的颗粒物污染现象已经得到事实上，经过努力，很多地区的颗粒物污染现象已经得到有效控制有效控制其核心技术之一其核心技术之一 沉降分离沉降分离流体：流体：液体液体气体气体颗粒物：颗粒物：固体颗粒物固体颗粒物液珠液珠重力场重力场离心力场离心力场电场电场惯性力场惯性力场沉降表面：器底、器沉降表面：器底、器壁或其他表面壁或其他表面重力沉降重力沉降重力沉降重力沉降离心沉降离心沉降离心沉降离心沉降电沉降电沉降电沉降电沉降惯性沉降惯性沉降惯性沉降惯性沉降扩散沉降扩散沉降扩散沉降扩散沉降作用机理：作用机理：沉降分离是从流体中分离固体颗粒物或液滴，从而净化流体介质的过程。沉降分离是从流体中分离固体颗粒物或液滴，从而净化流体介质的过程。回顾：回顾：颗粒与流体发生相对运动时所受的流体阻力特征流体阻力方向：流体阻力大小：颗粒从流体中的粒从流体中的沉降分离的效率沉降分离的效率，决定于，决定于颗粒沉降速度粒沉降速度，而沉降速度与而沉降速度与流体阻力流体阻力有密切关系。有密切关系。与颗粒物-流体的相对运动方向相反，与流体和颗粒物之间的相对运动速度u、流体的密度、黏度以及颗粒物的大小（平均直径）、形状有关。对于球形颗粒，流体阻力的计算方程：颗粒在流体中运动的雷诺数 AP：颗粒的投影面积 ：流体密度 u：颗粒与流体的相对运动速度CD:阻力系数，是雷诺数的函数。层流区层流区过渡区过渡区湍流区湍流区Stokes阻力定律阻力定律Rep22Rep103103Rep21050.440.1湍流边界层区湍流边界层区颗粒沉降速度是沉降分离粒沉降速度是沉降分离过程的重要的参数程的重要的参数水处理：平流沉淀池气净化：降尘室净化气体净化液体含尘气体含悬浮物液体uilbh沉淀池或降尘室工作过程示意图dc位于沉淀池（降尘室）最高点的颗粒沉降至池底需要的时间为：流体通过沉淀池（降尘室）的时间为:只有满足t停t沉流体中直径为dc的颗粒才能完全去除。以重力场中颗粒沉降过程为例，分析影响其沉降速度的因素 浮力Fb重力Fg模型假设：假设球形颗粒粒径为dP、质量为m。沉速如何计算？阻力FD达到平衡时：ut颗粒终末沉降速度（1）层流区：ReP2 CD=24/ReP 斯托克斯（Stokes）公式（2）过渡区：2ReP103 艾仑(Allen)公式（3）湍流区：103ReP2105 CD=0.44牛顿（Newton）公式 注意公式中包含注意公式中包含Ut思考：影响颗粒沉速的因素有哪些？以层流区为例：ReP2 CD=24/ReP 斯托克斯（Stokes）公式 一、回顾：沉降现象与沉降分离原理二、练习：典型的颗粒沉降原理的应用三、总结主要内容（1）试算法 假设沉降属于某一区域计算颗粒沉速按求出的颗粒沉降速度ut计算ReP，验证ReP是否在所属的假设区域。如果假设正确结束运算；否则，需要重新假设和试算。（2）磨擦数群法 CD与ReP的关系曲线中，由于两坐标都含有未知数ut，进行适当的转换，使其两坐标之一变成不包含ut的已知数群，则可以直接求解ut。沉降速度的计算将颗粒沉速计算式进行变换得到CD计算式：ReP2 ReP2不包含沉降速度ut的摩擦数群。无因次，也是ReP的函数。CD与ReP的关系曲线转换成CDReP2与ReP的关系曲线。（3）无因次判据K用K判别沉降属于什么区域？层流区：上限是ReP2 紊流区：下限是ReP为1000【练】质量流量为1.1kg/s、温度为20的常压含尘气体，尘粒密度为1800kg/m3，需要除尘并预热至400，现在用底面积为65m2的降尘室除尘，试问（1）先除尘后预热，可以除去的最小颗粒直径为多少？（2）先预热后除尘，可以除去的最小颗粒直径是多少？如果达到与（1）相同的去除颗粒最小直径，空气的质量流量为多少？（3）欲取得更好的除尘效果，应如何对降尘室进行改造？（假设空气压力不变，20空气的密度为1.2kg/m3，黏度为1.8110-5Pas，400黏度为3.3110-5Pas。）将降尘室分层，增加降尘室的底面积，可以取得更好的除尘效果。还有什么方法可以提高除尘效果？净化气体净化液体含尘气体含悬浮物液体uibh降尘室工作过程示意图dc重力沉降速度离心沉降速度在数值上远大于重力沉降速度。颗粒的离心沉降速度 r浮力Fb重力Fg当在层流条件下，平衡时，终端电沉降速度ute在电场中，荷电颗粒将会受到静电力Fe的作用：q颗粒的荷电量；E颗粒所处位置的电场强度 现代工业生产中的沉降分离设备现代工业生产中的沉降分离设备【思考题思考题】1、分析家庭用吸尘器的结构，讨论增强除尘效率的方法。2、回忆环境认识实习中见到的污染净化装置和水处理构筑物，哪些与沉降分离有关？讨论进一步强化其分离效率的方法。3、查阅资料，总结自然环境中大气颗粒物的有效治理方法。4、查阅资料，总结室内环境中颗粒物的有效治理方法。一、回顾：沉降现象与沉降分离原理二、练习：典型的颗粒沉降原理的应用三、总结主要内容貌似复貌似复杂多多变的沉降，所遵循的原理也是相通的的沉降，所遵循的原理也是相通的核心原理：核心原理：阻力定律阻力定律与与受力分析受力分析平平时要做到：学要做到：学练结合，学思合，学思结合，学用合，学用结合合逐步做到：逐步做到：善于从自然善于从自然现象中象中总结规律的能力；律的能力；善于用学到的原理知善于用学到的原理知识揭示自然揭示自然现象背后科学原理；象背后科学原理；善于善于结合所学原理合所学原理进行治理行治理设备的改造和的改造和创新。新。本次授课内容结束欢迎同学们积极在留言区讨论