固液分离设备.doc

固液分离设备 之欧侯瑞魂创作
汪雷 2012170183
摘要：固液分离（ solid-liquid separation ）就是把生产中
含水的中间或最终产品（包含排出物）的液相和固相分开，即重力沉降和离心沉降。 重力沉降操纵的外力是重力， 适用于分离较大的固体颗粒； 离心沉降操纵的外力是惯性离心力， 适于分离两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。
颗粒沉降过程
<一 >受力分析 [2]
颗粒与流体在力场中作相对运动时，受到三个力的作用：
质量力 F、浮力 Fb、曳力 Fd。对于一定的颗粒和流体，重力 F、浮
力 Fb 一定，但曳力 Fd 却随着颗粒运动速度而变更。 当颗粒运动速度 u 等于某一数值后达到匀速运动，这时颗粒所受的诸力之和为
零。
<二>球形颗粒的自由沉降速度
自由沉降：颗粒在重力沉降过程中不受周围颗粒和器壁影响的沉降。干扰沉降： 固体颗粒在沉降过程中，因颗粒之间的相互影响而使颗粒不克不及正常沉降的过程。
球形颗粒在静止流体中沉降时， 颗粒受到的作用力有重力、 浮力和阻力。 当合力为零时， 颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度，又称为“终端速度。终端速度计算式：
4gd s
其中ut 是颗粒沉降时的阻力系数。 而且是颗粒对流体作相对
3
运动时的雷诺数 Re 的函数。 与 Re 的关系可由实验测定，球形
颗粒（φ s=1）的沉降速度曲线分为三个区域，即：
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（1） 滞（流10区- 4< Ret ≤2）
Re

（ 2）（过2<渡区Ret <103= ）

（3） 湍流区 = （ 103≤Ret <2 ×105）
对应各区的沉降速度 ut 的计算式为：
（1）滞流区
d 2
s
g
uz
18
d
s
R

(2) 过渡区
ug
e
（ 3）湍流区 ut d s

g
颗粒受力分析及图表
<三 >影响重力沉降的因素
颗粒形状：同一性质的固体颗粒，非球形颗粒的沉降阻力比球形颗粒的大的多，因此其沉降速度较球形颗粒的要小一些。
干扰沉降：当颗粒的体积浓度 >% 时，干扰沉降不容忽视。
器壁效应：当容器较小时，容器的壁面和底面均能增加颗粒沉降时的曳力，使颗粒的实际沉降速度较自由沉降速度低。
重力沉降设备
沉降槽 [3] ：籍重力沉降从悬浮液中分离出固体颗粒的设备称
为沉降槽。 如用于低浓度悬浮液分离时亦称为澄清器； 用于中等浓度悬浮液的浓缩时，常称为浓缩器或增稠器。
沉降槽适于处理颗粒不太小、 浓度不太高， 但处理量较大的悬浮液的分离。 这种设备具有结构简单， 可连续操纵且增稠物浓度较均匀的优点，缺点是设备庞大，占地面积大、分离效率较低。
离心沉降设备
碟式离心机： 可快速连续的对固液
和液液进分离，是立式离心机的一种，
转鼓装在立轴上端， 通过传动装置由电
动机驱动而高速旋转。 转鼓内有一组互
相套叠在一起的碟形零件 -- 碟片。碟片
与碟片之间留有很小的间隙。悬浮液
（或乳浊液） 由位于转鼓中心的进料管加入转鼓。 当悬浮液（或乳浊液）流过碟片之间的间隙时，固体颗粒（或液滴）在离心机作用
下沉降到碟片上形成沉渣（或液层） 。沉渣沿碟片概况滑动而脱离碟片并积聚在转鼓内直径最大的部位， 分离后的液体从出液口排出转鼓。碟片的作用是缩短固体颗粒（或液滴）的沉降距离、扩大转鼓的沉降面积， 转鼓中由于装置了碟片而大大提高了分离机的生产能力。积聚在转鼓内的固体在分离机停机后拆开转鼓由人工清除，或通过排渣机构在不断机的情况下从转鼓中排出。
卧式螺旋沉降离心机 [4] ：卧螺离心机是一种卧式螺旋卸料、连续操纵的沉降设备。 本类离心机工作原理为： 转鼓与螺旋以一定差速同向高速旋转， 物料由进料管连续引入输料螺旋内筒， 加速后
进入转鼓， 在离心力场作用下， 较重的固相物沉积在转鼓壁上形成
沉渣层。输料螺旋将沉积的固相物连续不竭地推至转鼓锥端， 经排