3.1 颗粒沉降
沉降与过滤3.1
Re0 0.3
表皮阻力占主导地位
d 2 s g u0 18
—Stokes公式 —可以从理论上推导出 —可以近似用到Re0=2 返回
②过渡区(Allen区)
2 Re0 500
开始发生边界层分离 颗粒后部形成旋涡——尾流 尾流区压强低形体阻力增大
理论上 d>dc的颗粒=1 如颗粒入器时均布，与器壁距离<B’的所有颗粒所 占分率 B' / B 返回
d <d c
入器时如其B’<B，也可以被(100%)分离
由前式，能被(100%)分离颗粒的dB1/2
d dc B' B
——入器时距离<B’的，直径为d的都能被(100%)分离
B' / B 所占分率为 ( d / d c )2
②气量V，容易除去
2. 能(100%)被除去的最小颗粒直径
100%去除——室顶到室底
返回
所需沉降时间=H/u0
在室内停留时间=L/u
分离满足的条件： 分离所需最低沉降速度
H L u0 u
Hu HBu Vs u0 L LB A0
18 Vs g s A0
最低沉降速度~能被分离的最小粒径
3.1
3.1.1 3.1.2 3.1.3
颗粒沉降
固体颗粒在流体中的沉降运动 重力沉降分离设备 离心沉降设备
返回 返回
3.1.1
固体颗粒在流体中的沉降运动
一、 颗粒沉降运动中的受力分析
d，s的球形颗粒
1. 场力 重力 离心力
π 3 d s g 6
2 u π 3 π 3 d s ar d s t 6 6 r
颗粒沉降速度计算
颗粒沉降速度计算颗粒沉降是指固体颗粒在液体中由于重力作用而向下沉降的现象。
颗粒沉降速度的计算是颗粒物理学中的一个重要问题，有助于了解颗粒在液体中的运动行为以及对于工业过程的优化。
下面将介绍颗粒沉降速度的计算方法及其应用。
一、斯托克斯定律斯托克斯定律是颗粒沉降计算的基本原理，主要适用于球形颗粒的沉降。
根据斯托克斯定律，颗粒沉降速度与颗粒直径、密度、粘度和重力加速度有关。
斯托克斯定律的公式如下：$$v = \frac{{2gR^2(\rho_p - \rho_f)}}{{9\eta}}$$其中，v为颗粒沉降速度，g为重力加速度，R为颗粒半径，$\rho_p$为颗粒密度，$\rho_f$为液体密度，$\eta$为液体粘度。
利用斯托克斯定律，我们可以计算球形颗粒的沉降速度。
但是对于非球形颗粒，斯托克斯定律就不再适用，需要借助其他方法进行计算。
二、综合方法对于非球形颗粒的沉降速度计算，可以利用综合方法，如计算模型和实验模型结合。
计算模型可以通过数值模拟等方法进行，而实验模型可以通过实验手段获取数据。
1.计算模型2.实验模型实验模型通常通过实验手段获取数据。
一种常用的方法是利用槽罐实验设备，通过测量颗粒在液体中的下沉距离随时间的变化关系，计算颗粒的沉降速度。
这种方法适用于一定范围内的颗粒沉降速度的测量。
三、应用1.污水处理在污水处理中，颗粒沉降速度可以用于评估颗粒的沉降效果，优化处理工艺。
根据不同的颗粒大小、密度以及流体粘度，合理选择污水处理设备的尺寸和操作参数，以提高颗粒的沉降速度，达到有效去除污染物的目的。
2.颗粒材料分离在颗粒材料分离中，颗粒沉降速度可以用于预测颗粒分离的效果，选择合适的筛选设备以及操作条件。
通过计算颗粒的沉降速度，根据颗粒的大小和密度，可以预测颗粒在分离设备中的沉降情况，从而确定分离效果。
3.颗粒床反应器在颗粒床反应器中，颗粒沉降速度可以用于分析床层的气固流动特性，优化反应器设计。
通过计算颗粒的沉降速度，可以估计床层中颗粒的停留时间和分布情况，从而分析床层的空隙率、压降等运行参数，优化颗粒床反应器的效果。
颗粒沉降速度计算公式
颗粒沉降速度计算公式颗粒沉降速度是指颗粒在液体中向下运动的速度，通常是研究悬浮液中颗粒大小、密度、粘度等物性参数的重要指标。
在实际应用中，计算颗粒沉降速度是很常见的，本文将为大家介绍颗粒沉降速度计算公式。
首先，有人会问，在不同的条件下，颗粒沉降速度是否相同呢？答案是否定的。
颗粒沉降速度与颗粒物理性质、液体性质、环境温度等因素密切相关，因此在不同的条件下，颗粒沉降速度会发生较大的变化。
随着研究的深入，学者们发现了一种常用的计算颗粒沉降速度的公式，即斯托克斯公式。
该公式为：V=2r²gd(ρ－ρ0)/9η其中，V为颗粒沉降速度；r为颗粒半径；g为重力加速度；d为颗粒密度；ρ0为液体密度；η为液体粘度。
以上公式中的每个参数都具有重要的意义，下面让我们逐一来解释。
首先，当颗粒大小增加，颗粒沉降速度也会增加(前提是密度和粘度相同)。
这主要是因为颗粒沉降速度与颗粒半径平方成正比，即r²越大，颗粒沉降速度就越大。
其次，当外界重力加速度增加时，颗粒沉降速度也会增加。
这是因为重力越大，颗粒受到的下拉力就越大，从而颗粒沉降速度越快。
另外，颗粒密度和液体密度之间的差异越大，颗粒沉降速度也越大。
例如，如果颗粒是比水密度高的材料，那么下拉力将比浮力更大，颗粒将迅速下沉。
最后，当粘度增加时，颗粒沉降速度会下降。
这是因为粘度越大，液体对颗粒的阻力就越大，从而限制了颗粒向下运动的速度。
总结一下，颗粒沉降速度计算公式中，每个参数的变化都会对颗粒沉降速度产生影响。
因此，在应用中需要根据具体实验环境来选择恰当的参数，以准确计算颗粒沉降速度。
以上就是颗粒沉降速度计算公式的相关介绍。
对于科学家们来说，掌握这个公式是非常有必要的，因为它对于颗粒的运动规律和传输特性研究非常重要。
同时，了解各个参数的变化模式也可以为实验准备和数据解释等方面提供指导意义。
福州大学化工原理教案-颗粒的沉降资料
5.颗粒沉降与流态化5.1 概述本章考察流固两相物系中固体颗粒与流体间的相对运动。
在流固两相物系中，不论作为连续相的流体处于静止还是作莫种运动，只要固体颗粒的密度P ρ大于流体的密度ρ，那么在重力场中，固体颗粒将在重力方向上与流体做相对运动，在离心力场中，则与流体作离心力方向上的相对运动。
许多化工过程与此种相对运动相联系，例如：（1）两相物系的沉降分离，其中依靠重力的称为重力沉降，依靠离心力的称为离心沉降。
（2）流固两相之间进行某种物理与化学过程，如固体物料的干燥（气流干燥、喷雾干燥、沸腾干燥）。
（3）固体颗粒的流动输送。
流固两相物系内的相对运动规律是上述各过程设计计算的基础。
固体颗粒对流体的相对运动规律与物理学中的自由落体运动规律的根本区别是后者不考虑流体对固体运动的阻力。
当固体尺寸较大时，阻力远小于重力，因而可以略去（举苹果重力沉降例子）。
但当颗粒尺寸较小时，或流体为液体时，阻力不容忽略（举细粉笔头或绿豆重力沉降）离子。
由此可见，对流—固两相物系中的相对运动的考察应从流体对颗粒运动的阻力着手。
5.2颗粒的沉降运动 5.2.1流体对固体颗粒的绕流前几章讨论静止的固体壁面对流体流动的阻力及由此产生的流体的机械能损失（习惯称为阻力损失）。
本节将着重讨论流体与固体颗粒相对运动时流体对颗粒的作用力—曳力。
流体与固体颗粒之间的相对运动可分为以下三种情况： ① 颗粒静止，流体对其做绕流； ② 流体静止，颗粒作沉降运动；③ 颗粒与流体都运动，但保持一定的相对运动。
上述三种情况，只要颗粒与流体之间的相对运动速度相同，流体对颗粒的作用力—曳力（即阻力）在本质上无区别，都是由于两者间相对运动造成的阻力。
因此，可以第（1）种情况(绕流)为例来分析颗粒相对于流体作运动时所受的阻力。
（1）两种曳力—表面曳力和形体曳力回顾第1章流体沿固体壁面流过的阻力氛围两类：表皮阻力（即表面摩擦阻力） 和形体阻力（边界层分离产生旋涡），绕流时颗粒受到流体的总曳力D F =表面曳力+形体曳力。
颗粒的沉降
p cosdA P cosdA gz cosdA
A A
A
由此可见，流体对固体颗粒作绕流运动时，在流动方向上
对颗粒施加一个总曳力，其值等于表面曳力和形体曳力之和。
总曳力与流体的密度ρ、粘度μ、流动速度u有关，而且受
颗粒的形状与定向的影响。例如，粘性流体对圆球的低速绕
D P 2 P
若令
Re
P
d u
P
P
(5-3) (5-4)
(Re , )
则有 式中
1 F A u 2
D P
2
(5-5)
Ap－颗粒在运动方向上的投影面积；
ζ－无因次曳力系数。 式(5-5)可作为曳力系数的定义式。
10000 4000 1000 400 100 40
D
10 4 1 0.4 0.1 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 105 106
流（也称爬流）总曳力的理论式为:
F 3d u
D P
(5-1)
式中: FD－总曳力； dP－小球直径。 此式称为斯托克斯（Strokes）定律。
曳力系数
对光滑圆球，影响曳力的诸因素为
FD = F(d P , u, ρ, μ)
应用因次分析可以得出
（5-2）
d u F 1 A 2
概
述
化工生产中有时涉及由固体颗粒和流体组成的两相流动 物系，流体为连续相，固体为分散相悬浮于流体中。 许多化工生产过程与此种相对运动相联系，例如： 两相物系的沉降分离，其中依靠重力的称为重力沉降， 依靠离心力的则称为离心沉降； 流－固两相之间进行某种物理和化学过程，如固体物料 的干燥、粉状矿物的焙烧及固体催化剂作用下的化学反应过 程等； 固体颗粒的流体输送。 流－固两相物系内的相对运动规律是上述各过程设计计 算的基础。
第二章 颗粒的沉降和流态化
t
H ut
l H u ut
t
即
dmin
18 Hu g s l
V 18 s g s bl
思考4：粒径比dmin小的颗粒， 被除去的百分数如何计算？
d u min t x% d min ut d min —能100%除去的最小颗粒直径 d min —能x %除去的最小颗粒直径
f ( Re )
u 1.74
gdp ( s )
牛顿公式
（c）Re =2~500，过渡形态， 18.5 Re 0.6
u
1.14 0.744dp ( s )0.71
0.29 0.43
阿仑公式
例1 试计算直径为95 μm，密度为3000 kg/m3的固体颗粒在 20℃水中的自由沉降速度。 解：假设颗粒在滞流区内沉降 ，
3. 流化床特性参数
（1）输送体速度（流体速度u） 临界流化速度um,f < 流体速度u < 带出速度ut （2）压强降（Dp）
当u> um,f床层膨胀开始流化， Dp≈ 床层的重力，保持基本不 变
（3）流化床的床径和高度
6
3 dp s g F浮力
6
3 dp g
：流体密度
F阻力 A
u2
2
3 p
2 dp u2
d s g d g 6 6 4
3 p
4
d u2
2 p
2
：沉降阻力系数 u：沉降速度
2
u 4 gdp ( s ) 3
3. 颗粒沉降形态
一些污染物沉降参数参考值
一些污染物沉降参数参考值污染物沉降参数是指描述污染物在大气中沉降速度和沉降量的一些参考值。
污染物沉降参数的研究对于环境保护和空气污染治理具有重要意义。
以下是一些常见的污染物沉降参数参考值。
1.颗粒物沉降速度：颗粒物的沉降速度与颗粒物的粒径大小有关。
一般来说，颗粒物的沉降速度越大，其沉降速度就越快。
根据Stokes公式，可以计算出其中一颗粒物的沉降速度，公式如下：V=(2gρ_p(ρ_p-ρ_a))/9η其中V为颗粒物沉降速度，g为重力加速度，ρ_p为颗粒物密度，ρ_a为大气密度，η为大气动力粘度。
根据该公式，可以计算出各种粒径范围的颗粒物的沉降速度。
2.颗粒物沉降速率：颗粒物的沉降速率是指单位时间内颗粒物的沉降量。
根据颗粒物的沉降速度和颗粒物的浓度可以计算出颗粒物的沉降速率。
一般来说，颗粒物的沉降速率与颗粒物的浓度呈正比关系。
3.颗粒物沉降距离：颗粒物的沉降距离是指从大气中开始沉降到地面的距离。
根据颗粒物的沉降速度和大气中颗粒物的停留时间可以计算出颗粒物的沉降距离。
一般来说，颗粒物的沉降距离与颗粒物的粒径大小和大气中的风速有关，粒径越大、风速越小，沉降距离越短。
4.气态污染物沉降速率：气态污染物的沉降速率与污染物的分配系数和大气中的风速有关。
一般来说，气态污染物的沉降速率越大，其沉降速度就越快。
根据沉降速度和大气中的浓度可以计算出气态污染物的沉降速率。
5.气态污染物沉降距离：气态污染物的沉降距离与污染物的分配系数、大气中的浓度和大气中的风速有关。
一般来说，气态污染物的沉降距离越大，其沉降距离就越远。
根据沉降速度和大气中的浓度可以计算出气态污染物的沉降距离。
需要注意的是，上述的参数参考值是根据理论计算得出的，在实际情况中会受到多种因素的影响，如大气环境、颗粒物的物化性质等。
因此，在实际应用中需要结合具体情况进行合理的调整和运用。
纳米颗粒分散后沉降的原因
纳米颗粒分散后沉降的原因1. 引言1.1 纳米颗粒分散的重要性纳米颗粒分散的重要性在于其在各种领域的应用潜力。
纳米颗粒具有独特的物理、化学特性，具有较大的比表面积和尺寸效应，因此在材料科学、生物医学、环境保护等领域具有广泛的应用前景。
正确认识和控制纳米颗粒的分散状态对于发挥其优异性能至关重要。
纳米颗粒的分散度直接影响其在材料制备、药物递送等过程中的性能表现，良好的分散状态能够提高纳米颗粒的活性和稳定性，提高其应用效率。
纳米颗粒的分散状态还与其在生物体内的生物利用度、毒理学作用等密切相关，因此对纳米颗粒的分散进行深入研究具有重要意义。
通过探究纳米颗粒分散的原因及其影响因素，可以为优化纳米颗粒的分散稳定性提供技术支撑，推动纳米颗粒在各领域的应用。
2. 正文2.1 纳米颗粒分散后沉降的原因纳米颗粒分散后沉降的原因可能涉及多个方面。
表面电荷不足或不均匀可能会导致纳米颗粒相互吸引，从而发生团聚沉降。
纳米颗粒本身的形状和大小不一致也可能导致沉降，因为不同形状和大小的颗粒之间的相互作用不同。
溶剂的质量和纳米颗粒之间的亲疏性也会影响纳米颗粒的分散情况，从而影响沉降速度。
环境条件如温度、压力等因素也可能对纳米颗粒的分散和沉降产生影响。
纳米颗粒分散后沉降的原因是一个综合因素的结果，需要综合考虑各种因素的影响。
在未来的研究中，需要进一步深入探讨这些因素对纳米颗粒沉降的影响机制，以便更好地控制纳米颗粒的分散和稳定性。
2.2 影响纳米颗粒分散沉降的因素1. 颗粒大小：颗粒的大小对其在液相中的分散稳定性和沉降速度有很大影响。
一般来说，颗粒越小，分散性越好，沉降速度越慢。
2. 颗粒形状：颗粒形状不规则或有较大比表面积的颗粒容易聚集在一起形成团聚体，导致分散性变差和沉降速度加快。
3. 溶剂选择：不同的溶剂对纳米颗粒的分散稳定性有很大影响。
一些溶剂具有更好的分散效果，可以有效降低颗粒的沉降速度。
4. pH值：溶液的pH值对纳米颗粒的表面电荷有影响，从而影响颗粒之间的相互作用力，进而影响颗粒的分散状态和沉降速度。
颗粒的沉降
及其其他形状的颗粒，FD的数值需通过实验解决。
对球形颗粒，FD = F (dp ,u, , ) 用因次分析并整理后可得：
FD
AP
1 2
u 2
(ReP )
Re P
d p u
Ap：颗粒在运动方向上的投影面积
：曳(R力eP )系数
⑤非固体颗粒 液滴或气泡
5.3 沉降分离设备
降尘室 气固体系
重
力
沉
降
设
备
沉 降 槽
液固体系
离
心
沉
降
设
备
旋 旋
风 液
分 分
离 离
器 器
气固体系 液固体系
1．重力沉降设备
降尘室
气体
进口
思考1： 为什么气体进入降尘室后，流
通截面积要扩大？
停留时间 L u
8
d 2p D ut2
0
ut
4d p p g 3 D
如对小颗粒，Re p （2 Stokes定律区或层流区）
D
24 Re
ut
d
2 p
p 18
g
2．离心沉降速度
❖ 离心加速度ac=2r=u2/r不是常量
❖ 沉降过程没有匀速段，但在小颗粒 沉降时，加速度很小，可近似作为匀速 沉降处理
ar
g
离心沉降速度
ur
d
2 p
p 18r
u2
旋风分离器：
B
含尘 气体
A
颗粒自由沉降实验
原水浊度：C0 原水浊度：
绘制沉淀柱草图及管路连接图 2. 实验数据整理 1）未被去除悬浮物百分比：Pi=Ci/C0×100% 未被去除悬浮物百分比： C0 — 原水浊度，NTU； Ci — 原水浊度，NTU 原水浊度，NTU； 原水浊度， 2）相应颗粒沉速：ui =Hi / ti mm/s 相应颗粒沉速： 3）以颗粒沉速 ui为横坐标，以 Pi为纵坐标，在坐标纸上绘制 为横坐标， 为纵坐标， P~u关系曲线。 P~u关系曲线。 4）利用图解法列表计算不同沉速时，浊度的去除率。 利用图解法列表计算不同沉速时，浊度的去除率。
1.6 实验结果整理
实验数据整理表
沉淀高（cm） 沉淀高（cm） 沉淀时间（min） 沉淀时间（min） 水样浊度（NTU） 水样浊度（NTU） 计算用浊度（NTU） 计算用浊度（NTU） 未被去除颗粒百分比Pi 未被去除颗粒百分比Pi 颗粒沉速（mm/s） 颗粒沉速（mm/s） 0 5 10 20 30 60 120
1.5 实验记录
原始数据记录表
原水记录 静沉时间（min） 静沉时间（min） 5 10 20 30 60 120 浊度： NTU，水温： ℃，pH值： NTU，水温： pH值： 取样点编号 浊度（NTU） 浊度（NTU） 沉淀高度Hi（m） 沉淀高度H
1.6 实验结果整理
1. 基本参数整理 实验日期： 实验日期： 沉淀柱直径： 沉淀柱直径：d= mm 水温： ℃ 水温： 水样性质及来源： 水样性质及来源： 柱高：H= 柱高： m NTU
1.7 思考题
1. 绘制自由沉淀静沉曲线的方法和意义。 绘制自由沉淀静沉曲线的方法和意义。 2. 沉淀柱有效水深分别为 沉淀柱有效水深分别为H=1.2m和H=0.9m，两组实验结果是否 和 ， 一样，为什么？ 一样，为什么？ 3. 利用上述实验资料，按照下式计算去除率η： 利用上述实验资料，按照下式计算去除率 ： η=（Ci - C0）/C0×100% （ 计算不同沉淀时间t的沉淀效率，绘制 计算不同沉淀时间 的沉淀效率，绘制η ~u，η~t关系曲线 ，和 的沉淀效率 ， 关系曲线 上述整理结果对照，指出上述两种整理方法结果的适用条件。 上述整理结果对照，指出上述两种整理方法结果的适用条件。
斯托克斯公式颗粒的沉降速度
斯托克斯公式颗粒的沉降速度1. 引言嘿，大家好！今天咱们要聊聊一个非常有趣的话题——斯托克斯公式和颗粒的沉降速度。
听上去很科学，对吧？其实它就是在说那些小小颗粒在液体中慢慢下沉的事儿。
想象一下，你在喝水，突然发现水里有些小颗粒在缓慢游动，它们像小鱼一样，有自己的节奏，这其实就是斯托克斯公式要告诉我们的故事。
别急，咱们慢慢来，听我一一道来。
2. 什么是斯托克斯公式2.1 概念的来历首先，斯托克斯公式是由一个叫做乔治·斯托克斯的牛人提出的。
他可不是一般人，简直就是物理界的明星。
这个公式主要描述了小颗粒在粘性液体中沉降的速度，简言之，就是告诉我们那些小颗粒下沉得有多快。
想象一下，像小石子掉进水里，虽然它们都沉，但每个的速度可都不一样呢。
2.2 沉降的过程那么，颗粒是怎么沉降的呢？咱们可以想象一个小小的粒子，在水里游荡，就像小孩子在游泳池里嬉戏。
刚开始，粒子在水中漂浮，水流就像妈妈的手一样，把它们轻轻推着，然而，当时间一长，水的阻力会把这些颗粒拖住，导致它们慢慢向下沉。
其实，这个过程就跟我们在泥泞的路上走路一样，越走越慢，最后可能就停下来了。
3. 公式的解析3.1 公式的组成斯托克斯公式其实是很简单的：V = (2/9) * (r² * (ρ_p ρ_f) * g) / η。
哦，别被这些符号吓到，听我慢慢解释。
V代表沉降速度，r是颗粒的半径，ρ_p是颗粒的密度，ρ_f是液体的密度，g是重力加速度，η则是液体的粘度。
简单来说，这个公式就是在告诉我们：颗粒越大，沉得越快；液体越粘，沉得越慢。
是不是很直观？3.2 实际应用那么，这个公式到底有什么用呢？其实它在很多地方都有应用，比如在工业制造、环境科学、甚至医学里。
举个例子，在饮料制造中，了解颗粒沉降的速度，可以帮助我们设计更好的过滤系统，让饮料更加清澈；在医学上，了解沉降速度则可以帮助医生判断一些疾病的情况，真是妙不可言！4. 生活中的例子4.1 饮料中的沉降想象一下，你喝的果汁，果肉在杯子底下慢慢沉淀，嗯，果肉和果汁的比例就像是老朋友，最终在一起，构成了一杯美味的饮品。
福州大学化工原理教案颗粒的沉降
一、教案基本信息1. 课程名称：化工原理2. 课时安排：2学时3. 教学目标：让学生了解颗粒沉降的基本概念和原理；使学生掌握颗粒沉降速度与颗粒大小、密度、介质密度和流体粘度的关系；培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 颗粒沉降概述颗粒沉降的定义颗粒沉降在化工过程中的应用2. 颗粒沉降原理斯托克斯定律颗粒沉降速度的计算影响颗粒沉降速度的因素3. 沉降池设计沉降池的作用沉降池的设计原则沉降池的设计计算4. 颗粒沉降实验实验目的实验原理实验步骤实验数据处理5. 颗粒沉降在实际中的应用颗粒沉降在废水处理中的应用颗粒沉降在其他领域的应用三、教学方法1. 讲授法：讲解颗粒沉降的基本概念、原理和计算方法。
2. 实验法：组织学生进行颗粒沉降实验，观察实验现象，分析实验数据。
3. 案例分析法：分析颗粒沉降在实际中的应用案例，培养学生解决实际问题的能力。
四、教学评估1. 课堂问答：检查学生对颗粒沉降基本概念和原理的理解。
2. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作能力和数据处理能力。
3. 课后作业：巩固学生对颗粒沉降知识的掌握。
五、教学资源1. 教材：《化工原理》2. 实验设备：沉降池、颗粒物料、流体介质等。
3. 辅助材料：PPT、教案、实验指导书等。
六、沉降理论的深入探讨1. 斯托克斯定律的应用深入解析斯托克斯定律在颗粒沉降中的作用探讨不同流体粘度对沉降速度的影响2. 沉降过程中的流体动力学分析颗粒在流体中的受力情况探讨流体流动对颗粒沉降的影响3. 非牛顿流体的沉降特性介绍非牛顿流体的定义和分类分析非牛顿流体中颗粒沉降的特点和计算方法七、沉降设备的设计与操作1. 沉降池的设计要点探讨沉降池尺寸、形状和材质的选择讲解沉降池的设计计算方法和步骤2. 沉降设备的操作与维护介绍沉降设备的操作流程和注意事项讲解沉降设备的维护保养方法3. 沉降设备的优化与改进探讨沉降设备在实际应用中的问题分析沉降设备的优化方向和改进措施八、颗粒沉降实验与数据分析1. 实验原理和方法介绍颗粒沉降实验的基本原理和方法讲解实验操作步骤和数据采集方式2. 实验数据的处理与分析探讨实验数据的处理方法分析实验数据与沉降理论之间的关系3. 实验结果的讨论与应用解读实验结果，探讨其对实际工程的启示分析实验结果在颗粒沉降研究中的应用价值九、颗粒沉降在各领域的应用案例分析1. 废水处理中的应用案例分析废水处理中颗粒沉降的作用和效果探讨废水处理中沉降设备的优化和改进2. 其他领域的应用案例介绍颗粒沉降在其他领域（如食品工业、环境工程等）的应用实例分析这些应用案例的优点和局限性十、总结与展望1. 颗粒沉降理论的发展趋势回顾颗粒沉降理论的发展历程展望未来颗粒沉降理论的研究方向2. 沉降技术在化工领域的应用前景分析沉降技术在化工领域的市场需求和发展潜力探讨沉降技术在新能源、环保等领域的拓展应用3. 教学反馈与改进建议邀请学生对本次课程进行评价和反馈根据学生反馈提出教学改进意见和建议十一、颗粒沉降过程的数值模拟1. 数值模拟的基本原理介绍颗粒沉降过程数值模拟的基本概念讲解数值模拟在颗粒沉降研究中的应用2. 颗粒沉降数值模拟的方法探讨常用的颗粒沉降数值模拟方法分析不同方法的优缺点和适用范围3. 数值模拟在沉降工程中的应用介绍数值模拟在沉降工程设计和管理中的应用实例探讨数值模拟在沉降工程中的优势和局限性十二、颗粒沉降与流体动力学的耦合分析1. 耦合分析的基本原理讲解颗粒沉降与流体动力学耦合分析的概念和意义介绍耦合分析的方法和步骤2. 耦合分析在颗粒沉降研究中的应用探讨耦合分析在颗粒沉降研究中的应用实例分析耦合分析对颗粒沉降理论的贡献3. 耦合分析在实际工程中的应用介绍耦合分析在实际工程（如污水处理、煤炭洗选等）中的应用实例探讨耦合分析在实际工程中的优势和局限性十三、颗粒沉降过程中的颗粒相互作用1. 颗粒相互作用的基本原理介绍颗粒相互作用在颗粒沉降过程中的作用和影响讲解颗粒相互作用的计算方法和模型2. 颗粒相互作用在颗粒沉降研究中的应用探讨颗粒相互作用在颗粒沉降研究中的应用实例分析颗粒相互作用对颗粒沉降过程的影响3. 颗粒相互作用在实际工程中的应用介绍颗粒相互作用在实际工程（如煤炭洗选、河道疏浚等）中的应用实例探讨颗粒相互作用在实际工程中的优势和局限性十四、颗粒沉降过程的优化与控制1. 沉降过程的优化方法介绍颗粒沉降过程优化方法（如遗传算法、粒子群优化等）分析不同优化方法的特点和适用范围2. 沉降过程的控制策略讲解颗粒沉降过程的控制策略（如PID控制、模糊控制等）探讨不同控制策略的优缺点和适用条件3. 优化与控制在实际工程中的应用介绍优化与控制在实际工程（如污水处理、煤炭洗选等）中的应用实例分析优化与控制对颗粒沉降过程的改善效果十五、课程总结与拓展学习建议1. 课程回顾与总结回顾整个课程的学习内容，总结颗粒沉降的基本原理和应用强调颗粒沉降知识在化工领域的重要性2. 拓展学习建议推荐颗粒沉降相关的学习资料和参考书籍鼓励学生参与颗粒沉降领域的科研活动和实践应用3. 课程反馈与改进建议邀请学生对整个课程进行评价和反馈根据学生反馈提出教学改进意见和建议重点和难点解析本文主要介绍了颗粒沉降的基本概念、原理、应用及其在化工领域的相关技术。
喷漆 漆雾 沉降 报告表
喷漆漆雾沉降报告表-概述说明以及解释1.引言1.1 概述喷漆是一种常见的涂装方法，它可以广泛应用于各个行业，包括汽车制造、建筑、家具制造等。
这种涂装方法通过将涂料以均匀的方式喷洒在物体表面，达到美化、保护和防腐等目的。
然而，在进行喷漆作业时，漆雾的产生是一种不可忽视的现象。
漆雾是指在喷漆作业过程中，由于涂料喷洒而形成的悬浮微小颗粒物。
这些颗粒物会随着空气流动扩散至周围环境，对人体和环境造成潜在的危害。
而沉降现象是指漆雾颗粒在空气中逐渐沉降下来，导致有害物质长时间滞留在空气中，增加了空气污染的风险。
本报告的目的是深入探讨喷漆、漆雾和沉降现象，并分析其背后的原因和影响。
通过对这些问题的研究，我们可以更好地了解喷漆作业造成的环境和健康风险，并提出相应的对策建议，以减少其对人体和环境的不良影响。
接下来的正文将首先介绍喷漆的背景和应用领域。
然后，我们将重点关注漆雾的定义和危害，以及沉降现象的原因和影响。
最后，在结论部分，我们将对整个报告进行总结，并提出一些建议，以解决和减少喷漆作业所带来的问题。
通过对这些问题的研究和讨论，我们希望引起人们对喷漆作业的重视，并加强对环境保护和健康安全的管理与监控。
只有通过采取有效的措施，我们才能最大限度地减少涂装作业对环境和人体的危害，实现可持续发展的目标。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行阐述喷漆、漆雾和沉降的相关内容。
第二章正文2.1 喷漆2.1.1 背景：介绍喷漆的起源和发展历程，包括喷漆技术的应用领域、发展趋势等内容。
2.1.2 喷漆的应用：详细阐述喷漆在工业、建筑、艺术等领域的广泛应用，以及喷漆对产品质量、外观和保护的作用。
2.2 漆雾2.2.1 漆雾的定义：明确解释漆雾是指什么，以及它与喷漆过程中产生的细小颗粒物的关联。
2.2.2 漆雾的危害：详细描述漆雾对工作环境、人体健康以及环境污染等方面的危害，并介绍相关的监测和防护措施。
2.3 沉降2.3.1 沉降的原因：解释导致沉降问题的各种因素，如气候条件、涂料成分、喷涂设备等。
【流体力学与传热】3.1 颗粒沉降
3.3.1 固体颗粒在流体中的沉降运动
一、 颗粒沉降运动中的受力分析
d，s的球形颗粒
1. 场力
重力 离心力
π 6
d
3
s
g
π 6
d 3sar
π 6
d 3s
u
2 t
r
2. 浮力 重力场 离心力场
3. 阻力
π d 3g
6
π d 3 ut2
6r
颗粒与流体的相对运动 绕流，形成边界层
表面阻力与形体阻力
微元面所受力在垂直于流动方向上的分量沿颗粒表 面的积分
此时气体的处理量为原来的2倍，为 5400 m3h-1
（3）若生产能力相同，则每层的处理量为原来1/2，
dmin
18m Vs
gs A0
则完全除去的尘粒的最小颗粒 直径为原来的 1 ，为45.74um
2
3.3.3 离心沉降与设备
一、 离心沉降速度
ur
4d s ut2
3CDr
u0
4d s g
球形颗粒群的等比表面积平均直径dam为
d am
6 am
1 wi
d ai
3.2.2 颗粒床层的特性
一、床层的空隙率 颗粒间的空隙体积与颗粒床层的总体积之比，即
Vb Vp 1 Vp
Vb
Vb
：床层的空隙率，无量纲；
Vb：床层的总体积，m3； Vp：床层中颗粒所占的体积，m3。
均匀的球形颗粒：0.26-0.48，非球形颗粒较大
目 筛孔尺寸， 线径， 目 筛孔尺寸， 线径，
数 mm
mm
数 mm
mm
4 4.699
1.651 20 0.833
0.437
颗粒沉降斯托克斯公式
颗粒沉降斯托克斯公式
颗粒沉降斯托克斯公式，又称为斯托克斯-萨沃基方程，是描述颗粒在液体中沉降速
度的一种经验公式。
它是19世纪中期由斯托克斯提出，并由萨沃基在20世纪初进行修正的。
根据颗粒沉降斯托克斯公式，颗粒在液体中的沉降速度与颗粒直径、液体的粘度以及
颗粒密度之间存在着一定的关系。
该公式的数学表达式如下：
V = (g * (d^2) * (ρp - ρf)) / (18 * μ)
V表示颗粒的沉降速度（单位：m/s），g表示重力加速度（单位：m/s²），d表示颗粒直径（单位：m），ρp表示颗粒的密度（单位：kg/m³），ρf表示液体的密度（单位：kg/m³），μ表示液体的粘度（单位：Pa·s）。
公式中的各个参数都可以通过实验或其他方法进行测定，从而计算出颗粒在液体中的
沉降速度。
这样的公式在颗粒相关的工程和科学研究中具有重要的应用价值，例如在颗粒
分离、沉降实验以及某些粉体工艺中的优化设计等方面。
需要注意的是，颗粒沉降斯托克斯公式只适用于小尺寸颗粒在低雷诺数下的情况。
对
于颗粒在高雷诺数或大尺寸时的沉降行为，需要考虑到其他因素的影响，并采用更为复杂
的理论模型进行描述和计算。
3-1 颗粒沉降及分离设备
4d P g ( P ) ut 3
自由沉降包括两个过程：加速阶段与恒速阶段
曳力系数
(Re p )
d P u
Re P
(Re p 是颗粒雷诺数）
ReP中的 dp 取体积当量直径 对于球形颗粒的曲线，按Rep值大致分为三个区： a) 层流区或托斯克斯(stokes)定律区（Re<2）
以上计算有效
2、增稠器
工业上用于对大量悬浮液的分离
加料 清液溢流 水平 挡板 耙 清液
双重功能： 澄清液体 增稠悬浮液
颗粒在增稠器内的沉降：
自由沉降
干扰沉降
稠浆 连续式沉降槽
增稠器
在一定直径的增稠器中，颗粒的停留时间取决于进口
管以下增稠器的深度：
H t ut
vu
设进入增稠器的悬浮液流量为qvf ，颗粒浓度为vf 稠浆排出量qvu，颗粒浓度为 澄清液流出增稠器流量为qvo，颗粒浓度为
1
体积相等时，球形颗粒的表面积最小
非球形颗粒：定义的体积当量直径为 de 和形状系数
V
6
d
3 e
d e2 S
6 a de
颗粒床层的最重特性：
床层体积 颗粒所占的体积 床层体积
液固分离的难度主要取决于悬浮液中固体颗粒的大小， 即颗粒粒度 颗粒愈小，分离难度愈大
H 颗粒沉降时间 t ut
因为
t r
才可除尘，所以
AH H qV ut
qV Aut
qV Aut
结论：
降尘室的处理能力只取决于降尘室的底面积而与高度无关 降尘室应设计成扁平形状或在室内设置多层水平隔板
颗粒沉降实验
实验一颗粒自由沉淀实验一、实验目的1．加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。
2．掌握颗粒自由沉淀实验的方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算和绘制颗粒自由沉淀曲线。
二、实验原理颗粒的自由沉淀是指在沉淀的过程中，颗粒之间不互相干扰、碰撞、呈单颗粒状态，各自独立完成的沉淀过程。
自由沉淀有两个含义：（1）颗粒沉淀过程中不受器壁干扰影响；（2）颗粒沉降时，不受其它颗粒的影响。
当颗粒与器壁的距离大于50d（d为颗粒的直径）时就不受器壁的干扰。
当污泥浓度小于5000mg/l时就可假设颗粒之间不会产生干扰。
颗粒在沉砂池中的沉淀以及低浓度污水在初沉池中的沉降过程均是自由沉淀，自由沉淀过程可以由Stokes公式进行描述。
但是由于水中颗粒的复杂性，颗粒粒径、颗粒比重很难或无法准确地测定，因而沉淀效果、特性无法通过公式求得而是通过静沉实验确定。
取一定直径、一定高度的沉淀柱，在沉淀柱中下部设有取样口，如图1所示.将已知悬浮物浓度为C0的水样注入沉淀柱，取样口上水深为H，在搅拌均匀后开始沉淀实验，并开始计时，经沉淀时间t1,t2,…ti从取样口取一定体积水样，分别记下取样口高度，分析各水样的悬浮物浓度C1、C2…Ci，从而通过公式（《水控（下）》P36，公式10-15）η＝C0－Ci/C0×100%式中：η—颗粒被去掉百分率；C0—原水悬浮物的浓度（mg/l）Ci—ti时刻悬浮物质量浓度（mg/l）同时计算：Pi＝Ci/C0×100%式中：p—悬浮颗粒剩余百分率；C0—原水悬浮物的浓度（mg/l）Ci—ti时刻悬浮物质量浓度（mg/l）图1 自由沉淀示意图通过下式计算沉淀速率u=H×10/ti×60式中：u—沉淀速率（mm/s）；H—取样口高度（cm）ti—沉淀时间（min）通过以上方法进行实验要注意以下几点：（1）每从管中取一次水样，管中水面就要下降一定高度，所以，在求沉淀速度时要按实际的取样口上水深来计算，为了尽量减小由此产生的误差，使数据可靠应尽量选用较大断面面积的沉淀柱。
颗粒离心沉降
颗粒离心沉降颗粒离心沉降，是指颗粒在离心力的作用下，由于其体积、密度和形状的不同，以不同的速度和方式沉降的现象。
在实际应用中，颗粒离心沉降被广泛应用于颗粒物的分离、分级、浓缩和固液分离等过程中。
颗粒离心沉降的机理是基于沉降速度与颗粒尺寸、密度和形状的关系。
根据斯托克斯定律，颗粒在流体中的沉降速度与颗粒尺寸成正比，与颗粒密度和流体粘度成反比。
因此，颗粒离心沉降的速度可以通过调节离心力、颗粒尺寸、颗粒密度和流体粘度等参数来控制。
颗粒离心沉降在化工、制药、环保等领域具有重要的应用价值。
例如，在制药工业中，离心机常用于分离生物大分子、细胞、蛋白质等颗粒物，以获得纯净的产品。
在环保领域，离心沉降可以用于处理污水中的悬浮颗粒物，以实现固液分离和净化水质的目的。
除了离心力的作用外，颗粒离心沉降还受到颗粒之间的相互作用力的影响。
例如，颗粒之间的静电作用力、范德华力和表面张力等因素都会影响颗粒的沉降速度和方式。
因此，在实际应用中，需要综合考虑这些因素，进行适当的调整和优化，以实现理想的分离效果。
为了更好地控制颗粒离心沉降过程，研究人员还开发了一些改进和优化的方法。
例如，通过改变离心机的结构和工艺参数，可以实现颗粒的分级和连续离心沉降。
同时，还可以结合其他分离技术，如过滤、超滤和离子交换等，以提高分离效率和产品质量。
颗粒离心沉降作为一种重要的分离技术，在化工、制药、环保等领域发挥着重要作用。
通过合理调节离心力、颗粒尺寸、颗粒密度和流体粘度等参数，可以实现颗粒的高效分离和固液分离。
随着科技的不断发展，相信颗粒离心沉降技术将在更多领域得到广泛应用，为我们的生活和工作带来更多的便利和效益。
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2
③ 等比表面积当量直径
与非球形颗粒比表面积相等的球形颗粒的直径
6V da A
As As V d a A AV dv
颗粒 球形度
体积V
Vs V Vs V
表面积A
6
比表面积a
d v3
As d v2 As d v2 As A d s2
wi ：颗粒群中不同颗粒尺寸的质量分率
αi ：颗粒群中不同颗粒尺寸的比表面积（m2m-3） 球形颗粒群的等比表面积平均直径dam为
d am 6 am 1 wi d ai
3.2.2 颗粒床层的特性
一、床层的空隙率 颗粒间的空隙体积与颗粒床层的总体积之比，即
Vb V p Vb
1
no 换用相应区域公式 u0 Rep 判断，修正
【例3-1】 单个球形直径为30µ m的固体颗粒受重力场作
用分别在20º C水中与20º C空气中的自由沉降，其末端 沉降速度各为多少？已知颗粒密度为2600kgm-3。 解：由附录查得20º C时，水＝998 kgm-3，µ ＝1mPas
① 气态非均相物系，如含尘气体（pm：particle
matter，pm2.5指每立方米空气中，小于2.5微米 的颗粒物质量（mg），<10安全）、含雾气体等 ② 液态非均相物系，如悬浮液、乳浊液及泡沫 二、非均相混合物的特点 ① 两相之间有明显的界面
② 一般可采用机械分离的方法进行分离
③ 分离的原理：质点运动与流体动力学原理 ④ 两大类分离操作：沉降分离、过滤 沉降：颗粒相对于流体运动而实现悬浮液的分离 过滤：流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离
A A
—可以近似用到Rep=2
②过渡区(Allen区) 2 Re p 1000
开始发生边界层分离，发生在=85° 颗粒后部形成旋涡——尾流 尾流区压强低形体阻力增大
18.5 CD 0.6 Re p
u0 0.269
gd 区(牛顿区) 1000 Re p 200000 形体阻力占主导地位，表面阻力可以忽略 阻力u2 阻力系数与Rep无关
d min
说明 ①dmin与颗粒、气体性质，气体处理量，底面积有关 ②沉降速度按完全分离的最小颗粒直径dmin ，一般 认为处在层流区 3. 最大处理量（生产能力）
Vs A0u0
说明
①Vmax为某一粒径能100%被去除的最大处理量
②Vmax与 (100%去除的) d, A0有关，而与H无关
3.2
颗粒与颗粒床的特性
3.2.1 颗粒的特性
一、单个颗粒的特性 大小，形状 1 颗粒的球形度（形状系数） 与颗粒体积相同的球形颗粒的表面积除以颗粒 的表面积
As 1 A
2 颗粒的比表面积 单位体积颗粒具有的表面积
A a V
m2· -3 m
球形颗粒的比表面积
As d 6 as Vs d dp 6
所需沉降时间=H/u0
在室内停留时间=L/u
分离满足的条件： 分离所需最低沉降速度
H L u0 u
Hu HBu Vs u0 L LB A0
18m Vs g s A0
最低沉降速度~能被分离的最小粒径（设在Stokes区）
2 gdmin s Vs u0 18m A0
28 35 48 65
0.589 0.417 0.295 0.208
0.318 0.310 0.234 0.183
目数：每英寸边长上的孔数。
2 分布函数图线
3 频率函数图线
4 粒度的平均粒径 平均比表面积直径
6 a m wi ai wi d ai
αm ：球形颗粒群的平均比表面积为 m2m-3 dai : 颗粒群中不同颗粒尺寸的等比表面积直径（m）
Re p
du0
m
阻力系数~Rep关系图
球形颗粒，----圆盘形颗粒
①层流区(Stokes区)
Re p 0.3
d 2 s g u0 18 m
不发生边界层分离，表面阻力占2/3，形体阻力占1/3
24 CD Re p
—Stokes公式 —可以从理论上推导出
FD w sin dA p cos dA 3dmu0
；空气＝1.2kgm-3，µ ＝0.0181mPas；.
首先假设在水和空气中的沉降均落在斯托克斯区。 在水中
u0水＝
2 d p p g
18 m
30 10 2600 998 9.81 7.86 10
6 2
4
18 10 3
m s 1
校核： Re p 假设成立。 在空气中
A A
A
p cos dA
FD w sin dA p cos dA
大小~相对运动速度、流体的物性，颗粒大小、形状 等 流-固之间作用力——沉降与绕流并无本质区别
u
2 0
FD CD
CD为曳力系数 二、
2 u0 πd 2
2
4
沉降速度与阻力系数
1. 重力沉降速度u0
重力-浮力-阻力=颗粒质量×加速度
m s 1
校核： Re p
d p ut
m
30 10 6 7.0 10 2 1.2 0.14 2 3 0.0181 10
假设成立。
3.3.2
重力沉降分离设备
沉降分离的原理是悬浮系中的颗粒在外力作用下的沉
降运动。重力沉降和离心沉降。
降尘室
1. 工作原理 气体入室，锥形入口减速（面积增大），气 流分布均匀。 颗粒的沉降运动&随气体运动 沉降运动时间<气体停留时间分离 说明 ① d，容易除去 ②气量V，容易除去 2. 能(100%)被除去的最小颗粒直径 100%去除——室顶到室底
4. 补充说明 ①气体均布重要性——入口锥形 ②横截面大——操作气速低不被卷起 底面积大——分离效率高 ③体积庞大，属于低效设备，适用分离粗颗粒（一 般分离粒径大于75mm的颗粒），或作为预分离设 备。 ④气体在降尘室的均匀分布，气速不宜过高，不超 过1.5m·-1。 s
【例3-2】 某重力沉降室长2m、宽1.5m，在1atm和
能力相同，则完全除去的尘粒的最小颗粒直径为多
大？
解：（1）由附录查得100º 空气＝0.946kgm-3， C
µ ＝0.0219mPas
设颗粒被完全除去的最小直径为dp,min，假设沉降处
在斯托克斯区，沉降速度为
V 2700 u0 0.25m s 1 A 1.5 2 3600
100º C时处理2700 m3h-1的含尘空气。设尘粒为球
形，密度为2400kgm-3。求（1）可被完全除去的最
小颗粒直径；（2）直径为0.05mm的颗粒被除去的
百分数？（3）若将上述降尘室用隔板分隔成2层 （不考虑隔板的厚度），如需完全除去的尘粒直径
相同，则含尘气体的处理量为多大？反之，若生产
可被完全除去最小颗粒直径
18 mu0 18 2.19 10 5 0.25 d p ,min＝ 6.47 10 5 m 64 .7μm ( p )g (2400 0.946 ) 9.81
2 p 3 p
3 颗粒的当量直径
① 等体积当量直径
与非球形颗粒体积相等的球形颗粒的直径
dv 3
6V
6 a
As As V 6 A AV dv a
② 等表面积当量直径 与非球形颗粒表面积相等的球形颗粒的直径
ds
A
dv As d d A d s
等体积dv
等表面积ds
d v3
6
As 6 as Vs d v
Vs
d s3
6
3 d a
As 6 as Vs d s
as As 6 A Vs d a V
2
等比表面积da V s
As 1 A
6
As d
2 a
As As V 6 As d v2 d v 2 A AV ad v A d s d s As As V 6 da da A AV dv 6 dv
Vp Vb
：床层的空隙率，无量纲；
Vb：床层的总体积，m3；
Vp：床层中颗粒所占的体积，m3。
均匀的球形颗粒：0.26-0.48，非球形颗粒较大
二、床层的自由截面积 床层横截面上未被颗粒占据的空隙面积与床层
总截面积之比
s Sb S p Sb 1 Sp Sb
s：床层的自由截面积，无量纲； Sb：床层的总截面积，m2； Sp：床层中颗粒所占的截面积，m2。
u0空气＝
d p ut
m
30 10 6 7.86 10 4 998 0.024 2 3 1 10
2 d p p g
18 m
30 10 2600 1.2 9.81 7.04 10
6 2
2
18 0.0181 10 3
重、浮力一定，u，阻力 ，加速度
加速度=0时，u=u0——重力沉降速度
π π 3 d s g d 3 g C D 6 6 2
2 u0 πd 2
4
0
4d s g u0 3CD
2. 公式成立假定条件 —其他因素对u0的影响 ①颗粒为球形； ②颗粒沉降时彼此相距较远，互不干扰； ③容器壁对沉降的阻滞作用可以忽略； ④颗粒直径不能小到受流体分子运动的影响。0.5mm 3. 曳力系数 因次分析 CD f ( Re p )
2. 浮力
重力场 离心力场