3液固分离设备解析.pptx

湿法冶金设备——液固分离设备3液固分离设备3.1概述3.1.2液固两相流性质及特点3.1.2.2颗粒与流体相对运动时所受的阻力只要颗粒与流体之间有相对运动，就会有阻力产生。⑴球形颗粒所受的阻力(Fd):Fd=Au2/2A——颗粒在运动方向上的投影面积，㎡——流体密度，㎏/m3u——颗粒与流体的相对运动速度，m/s——无因次阻力系数：=f(Re)=f(dpu/)Re——雷诺准数，dp——颗粒直径；——流体的粘度。此函数关系由实验测定。球形颗粒的实验数据(见图3-1)。⑵非球形颗粒：当量直径(de):de=(6Vp/)1/3[∵Vp=(/6)de3]，Vp——任意形状颗粒的体积，m3。球形系数:s=图3-1阻力系数与颗粒雷诺数的关系曲线大致可分为三个区域，各区域的曲线可分别用下述计算式表示：层流区(10-4<Re<1)=24/ReStokes过渡区(1<Re<500)=10/(Re)1/2Allen湍流区(500<Re<105)=0.44Newton3.2沉降分离及设备3.2.1重力沉降(地球引力)层流区过渡区湍流区υ0与dp，1及2有关；dp及1愈大，则υ0就愈大；层流区与过渡区中，υ0还与有关，液体的为气体的50倍，因而颗粒在液体中的沉降速度比在气体中的小很多。⑵影响沉降速度的因素①干扰沉降：当非均相物系中存在许多颗粒，颗粒沉降相互干扰。υ0↓②壁效应：当颗粒在靠近器壁的位置沉降时，υ0↓。因此容器的尺寸要远远大于颗粒的尺寸。③布朗运动：过细颗粒的布朗运动使υ0应用失效。④相对运动：颗粒与流体处于相对运动时，亦适用。⑤颗粒形状：用当量直径和球形度来表示，颗粒偏离球形愈大，其阻力系数就愈大。⑶沉降速度的计算(试差法,摩擦数群法,无因次判别因子)用试差法：先假设沉降属于某一流型，求出υ0，然后核算Re。不对，重试。【例3-1】一直径为1.0mm，密度为2500kg/m3的玻璃球在20oC的水中沉降，试求其沉降速度。〖解〗：先设流型为层流，1=2500kg/m3，dp=0.001m20oC时水有2=998.2kg/m3,=1.01×10-3Pa·sυ0=gdp2(1-2)/(18)=9.81×(1.0×10-3)2×(2500-998.2)/(18×1.01×10-3)=0.82m/s校核Re:=1.0×10-3×0.82×998.2/(1.01×10-3)=818.5>1显然，颗粒沉降不是在层流区。再设在过渡区沉降，则υ0=[4g2(1-2)2/(2252)]1/3dp=[4×(9.81)2(2500-998.2)2/(225×1.01×10-3×998.2)]1/3×10-3=0.156m/s校核Re:Re=dput/=1.0×10-3×0.157×998.2/(1.01×10-3)=157属于过渡区(1<Re<500)，故所设正确。2.沉降分离⑴悬浮液的分离方法及性质悬浮液的分离方法:沉降法、过滤法及离心分离法。悬浮液的性质:温度、密度、浓度、固体悬浮物的粒度和悬浮物的特性①温度：温度高，粘度小的悬浮液容易分离；②悬浮液密度：kg/m3悬浮液体积流量：Qm=Q+Qsm3/sQ、Qs——分别为溶液与干固体颗粒的流量，在悬浮液中(ρ2-ρ1)越大，分离越容易。③浓度(悬浮液中干固体颗粒所占的百分数)体积浓度：M=Qs/Qm体积固液比：M’=Qs/Q质量浓度：m=Ws/Wm=sQs/(mQm)=(s/m)•M质量固液比：m’=Ws/W=sQs/(Q)=(s/)·M’固体悬浮物的粒度(固体颗粒的粒径)：粒径越大越易分离，沉速度越大。悬浮物的特性：颗粒轮廓清晰，坚硬，且不易变形，也不易相互粘附或与其它粒子粘结，最易分离；胶状物质(如赤泥粒子),沉降性能很差;加适量的絮凝剂。Ⅰ.无机絮凝剂：石灰，硫酸，明矾，苛性钠，盐酸和氯化锌等。Ⅱ.天然高分子絮凝剂：淀粉和含淀粉的蛋白质物质，如马铃薯，玉米粉，红薯粉及动物胶体。Ⅲ.合成高分子絮凝剂：离子和非离子型高分子聚合物，如聚丙烯酰胺，羰基纤维和聚乙烯醇等。⑵悬浮液的沉降过程：间歇沉降过程(见下图)ⅰ表观沉降速度(υt):清液区与均一浓度区界面的下降速度(0.5为受阻干扰系数)当Re<1时，以斯托克斯公式计算ⅱ粗粒固体区的压缩时间(r):底流压缩到满足出料要求的液固比所需时间，s3.2.2沉降槽的结构及设计图3-4单层沉降槽结构Ⅱ多层沉降槽其结构和工作原理见图3-5。h0+hs=(h+h0+h)×h=h(s-)/；或h=h•/(s-)h—相邻两层泥浆渣面之间的高度，m；h0—上层清液区高度，m；h—相邻两层间溢流管内清液面的高度差，m；s—沉渣的密度，kg/m3;—清液的密度，kg/m