人教版《化工过程流体机械》网页教学教案第5章.ppt

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1、化工过程流体机械教学课件第五章中国石油大学机电工程学院化工装备与控制工程系2006.9§5离心机5.1离心机的典型结构及工作原理5.1.1非均一系的分离及离心机的典型结构5.1.2分离因数和离心力场的特点5.1.3沉降离心机流体动力学基本方程及沉降分离过程5.1.4过滤离心机的有关计算5.2过滤离心机与沉降离心机5.2.1过滤离心机5.2.2沉降离心机5.3离心机的选型5.3.1选型的原则5.3.2选型的依据5.3.3选型的基本方法§5离心机§5.1离心机的典型结构及工作原理离心机：利用离心力分离液相非均一系（液

2、-液、液-固、液-液-固）混合物的通用机械（化工机器）5.1.1非均一系的分离及离心机的典型结构混合物分离：均一系，相间转移、传质分离非均一系（非均相），相重力差（场外力差）、机械分离主要固-液、液-液（含悬浮液、乳浊液）；其他气-液、气-固分离机理：沉降型（质量差别，上层澄清液、下层沉淀物）重力、离心、浮选、磁力、重介质沉降过滤型（材料阻滞，内层滤渣、外层滤液）筛分、重力、加压、真空、离心过滤压榨型（间歇、连续），螺旋、辊式、带式压榨分离推动力（场外力）：重力（自然重力场，或浮力、磁力）：速度↓、时间↑加压或真

3、空（人工压差力场）：沉降无效（等强度力场）过滤速度↑、效果（滤渣干燥）差离心分离（人工离心力场）：沉降、过滤有效速度↑、效果↑，控制难、结构复杂§5离心机§5.1离心机的典型结构及工作原理5.1.1非均一系的分离及离心机的典型结构离心机过滤（离心）机悬浮液，固相含量↑（＞8％）、颗粒↑（＞102μm）（沉降）离心机悬浮液，固相含量↓（＜3％）、颗粒↓（＜10μm）分离（离心）机乳浊液，二种质量不同液体混合或含微量固体颗粒高分离因数管、室、碟式沉降离心机分离目的澄清（产液脱固）、浓缩（产液少固）、分离（产液脱液）脱

4、水（产固脱液）、分级（产固分固）分离应用：石化产品精制、润滑燃油提纯水洗煤粉回收、钻井泥浆净化铀同位素浓缩、药品制剂提取食品油脂提取、污泥浓缩脱水生物制品分离、超细粉料分级等§5离心机§5.1离心机的典型结构及工作原理5.1.1非均一系的分离及离心机的典型结构离心机结构离心机沉降机（分离机）过滤机转鼓示意图柱型锥型锥柱型转鼓结构回转轴、转鼓（底、壁、拦液板）液流方向轴向进出轴向进径向出转鼓壁无孔无滤网固相沉降液相经过有孔有滤网固相滞留液相排出转鼓内卸料装置（沉降机）旋转碟片组（分离机）卸料装置（刮刀、螺旋等）§5

5、离心机§5.1离心机的典型结构及工作原理5.1.2分离因数和离心力场的特点☆思考题5.1什么是分离因数？提高分离因数的主要途径是什么？分离因数Fr＝离心力/重力（5-1）式中：Fr——分离因数m——质量，kgR——转鼓回转半径，m说明：①.Fr↑→离心力/重力↑→重力影响忽略②.增大分离因数↑途径：转速n↑（角速度ω↑）、回转半径R↑（转鼓强度限制）分类：常速（Fr≤3500）高速（Fr＝3500～50000）超高速（Fr＞50000～250000，转速＞50000r/min）§5离心机§5.1离心机的典型结构及

6、工作原理5.1.2分离因数和离心力场的特点回转表面（离心力作用形成转鼓内液体表面）（5-3,4）式中：y——液体高度r、r0——液体回转半径和最小（转鼓中间无液）回转半径，m说明：液面三种情况①.转鼓中间有液，二次回转曲面（抛物曲面）（图5-4）②.转鼓中间无液，（中空）二次回转曲面（抛物曲面）（图5-5）液体最大回转半径（5-5）式中：r1——液体最大（转鼓中间无液）回转半径H——转鼓高度，m③.转速ω↑↑（极大）（中空）圆柱回转曲面（最大半径）r1≈r0（最小半径）§5离心机§5.1离心机的典型结构及工作原理

7、5.1.2分离因数和离心力场的特点离心液压pc液体在离心力作用下对转鼓内壁压力，转鼓顶盖和鼓底同时受压（5-6）式中：pc——离心液压，N/m2ρ——物料密度，kg/m3ω——转鼓角速度（ω＝2πn/30），1/sR——转鼓内表面半径，mr1——转鼓内物料环内表面半径，m（练习题5-1）哥氏力质点作圆周运动＋径向或周向运动产生哥氏加速度和哥氏力，对转鼓离心力场有影响§5离心机§5.1离心机的典型结构及工作原理5.1.3沉降离心机流体动力学基本方程及沉降分离过程基本方程连续方程（5-8）、欧拉方程（5-9、5-10

8、、5-11）E-S（纳维-斯托克斯）方程（5-13、5-14、5-15）沉降离心机转鼓内的流体流动（层流状态）平均轴向流速（5-16）式中：qV——离心机容积生产能力，m3/s，r2、r1——转鼓内半径和自由液面半径，m流动理论轴向流速uz径向流速ur周向流速uφ(液体相对转鼓)流动状态①“活塞式”（5-16）uz＝umur＝uφ全截面均匀流动②层流长转鼓内轴对称（5-1