重力沉降及原理

一.重力沉降及原理重力沉降：利用分散介质与分散物质密度的差异，在重力的作用下，使之得到分离的过程原理：固体颗粒在做同一水平速度运动的同时做向下的沉降运动，由于密度不同，则沉降速度不同，密度大的先沉降，密度小的后沉降，因此使之分离二.重力沉降速度—1.球型颗粒的自由沉降⑴自由沉降：对于单一颗粒在粘性流体中的沉降，tu第一节.重力沉降或者颗粒群充分地分散，颗粒之间互不碰撞。设一光滑球形颗粒在流体中做匀速下沉运动浮力↑3262btdFdguFAπρρζ==阻力↑平衡时重力↓36gsFdgπρ=23326642tsudgdgdρπππρρζ=+4()3stdguρρρζ−=md颗粒直径−3/mkg颗粒密度ρs−3/mkg密度ρ流体−阻力系数−ζsmut/沉降速度−⎩⎨⎧实验测定如图(Re)tfζ=Ret—沉降雷诺数Rettduρµ=该图分为三个区段〕①滞流区（Stokes斯托克斯区）②过渡区（Allen阿伦区）30.60.618.5Re1~110,Re()0.27Rettsttdguζρρρ=×=−=4224Re10~1,Re()18ttstdguζρρµ−==−=回上页③湍流区（Newton牛顿区）说明：①阻力是由两部分组成⎧⎨⎩由流体粘性引起的表面摩擦力由涡流边界层分离引起的形体阻力②在滞流区，阻力主要以表面摩擦力为主，随Re增大，粘性的影响减小，在湍流区，主要以边界层分离引起的形体阻力为主(2)影响沉降速度的因素①颗粒浓度：颗粒之间碰撞—干扰沉降②器壁效应③分子运动④颗粒形状35Re10~210,0.04()1.74tstdguζρρρ=×=−=2.非球形颗粒的自由沉降用一球形度表示一般颗粒与球形颗粒的差异sφ球形度说明：①因同体积任何形状以球表面积昀小②则表示颗粒越接近圆球③关系（插图3—2）1sφ1sφ→~Retζ但Reettduρµ=ed—颗粒当量直径（与该颗粒同体积的圆球的直径）336,6ppVdedeVππ==由得3.沉降速度的计算psSS＝该颗粒表面积圆球表面积与该颗粒同体积的一个=φ⑴试差法假定沉降在某范围⑵摩擦数群法①不包括的摩擦数群Ret→计算tu→较核由和4()3stdguρρρζ−=Rettduρµ=得和24()3stdguρρρζ−=Rettudµρ=则消去tu224()Re3stdgρρζµ−=作图，如右用途：已知求,,,sdρρµtuRettu回上页方法：代入上式求2Retζ→查图Ret→计算tu②不包括d的摩擦数群同上理和234()tsudgρζρρ=−Rettduµρ=消去d1234()Re3sttguµρρζρ−−=用途：已知求d,,,tsuρρµ方法：代上式1Retζ−→查图→计算d3.无因此数群K值判断法32()sgKdρρρµ−=滞流时：2Re()18ttstdudguρµρρµ=−=则232()()Re1818ssttdgdgdduρρρρρρρµµµµ−−==⋅=令32()sgKdρρρµ−=则3Re18tK=当时为滞流上限Re1t≤31812.62K≤×=湍流时：Re()1.74ttstdudguρµρρρ=−=同理可得321.74etRK=当时，K＝69.1为牛顿区下限3Re10t≥K值在2.62～69.1之间为过渡区三.重力沉降设备1.降尘室其结构如图颗粒被分离的条件：颗粒沉降（H）的时间≤气体在室停留（通过L）的时间,ttHLuuθθ==而即tHLuu≤而气体通过量sVHbuuHb==由前式tsttuHuLVuLbuA≤∴≤⋅⋅=⋅由此可见，降尘室的生产能力只与降尘室的底面积和颗粒沉降速度有关，而与高度无关。故降尘室可以设计成扁平多层结构，构成多层降尘室,以加大生产能力。此时n为室内的隔板数(1)stZtVuAuAn=⋅=×+生产能力降尘室的特点：⑴阻力小，结构简单⑵体积较大，分离效率低，只可除去的颗粒50dmµ降尘室计算问题⑴已知：、沉降室的尺寸求可全部沉降的昀小颗粒直径dminsV由sttVuAud=⋅→→⑵已知：、需被分离的颗粒d求①降尘室的尺寸由sVtstduVuAA→=⋅→②降尘室的层数H11hAnnA+==+=总高总或层高层n—隔板数⑶已知：、降尘的尺寸求某一直径d的颗粒能被分离的百分数sV分离％＝/HH/H—气体在室内停留时间内，直径为d的颗粒下沉的高度。例：降尘室净化20℃流量为的常压空气，尘粒的密度为，要求除去d为的尘粒，如降尘室底面宽2m，长5m，试求降尘室设多少块隔板？已知：℃32500/mh31800/kgm10mµ20t=33,2500/,1800/ssVmhkgmρ==10,2,5dmbmLmµ===求:n解：由(1)stztVuAuAn=⋅=×+设颗粒沉降在滞流区2()18stdguρρµ−=查20℃空气351.2/,1.8110kgmPasρµ−==×⋅校核6351105.421.23.61011.8110tetduRρµ−−−×××===××为滞流则32500/360011125.421052stVnuA−=−=−=×××（块）2.沉降槽用以分离悬浮液的设备6235(110)(18001.2)9.815.4210(/)1.8110tums−−−××−×==××