空气中颗粒物沉降估算法

层流Stokes 区：
ur
ds2(s )2r 18
或： ur ds2(1s8r)u2
(2) 衡量离心分离性能的指标 离心分离因数:
u qV
② 颗粒分离(沉降)条件
t

H ut
含尘气体
u
ut
停留时 间 沉降时 t 间
即：L H u ut
③ 生产能力 (可处理的尘气体积流量q V)
由分离条件q得 V ： bLtu
净化气体
说明：生产能力由底面积、沉降速度决定，与降尘室高度无关， 多用扁平形状或多层降尘室(层高40-100mm)
层流区：k 2.62 采用斯托克斯公式 过渡区2 ： .62k60.1 采用阿伦公
湍流区6： 0 .1k2364采用牛顿
(2) 非球形颗粒的沉降速度
同样条件下 非球球
因此
ut,非球ut,球
处理方法：可先假定为颗粒球形，然后校正。
ut（非球形）/ ut（球形）
ReP
颗粒球形度对沉降速度的影响
则u： tmut ua
AuaAtu m (1)
反向运动速度：
ua
1
utm
因此 utm ， ut
表明： 流体体积 分 ，率 则 utm
◇ 流体表观物性的影响 颗粒存在，改变了流体的表观密度和表观粘度。
表观粘度：
m


校正因 子 11 0.8 ： 1(21)
② 过渡区
1Rep100， 01Re08..p56
阿(A 伦 l)l公 en:u 式 t 0.27ds(s )ge 0 R .6 p
③ 湍流区 100 R e0 p 215， 00.44
牛(N 顿 e)w 公 t o 式 utn 1.： 74ds(s)g
问题：沉降速度ut未知，如何判断流型？
匀速阶段受力分析：
设： s
F合m gmg s AP2 u2 0
沉降 (终端 )速度：
Fb FD
ut
2g( s )m A P s
Fe
颗粒受力分析
◆ 球形颗粒的沉降速度
因为： AP 4ds2,
m


6
ds3s
球形颗 ut 粒4d： sg3(s)
表观密度： m(1)s
计算干扰沉降速度：
求 m 、 m ut utm
② 流体分子运动的影响 颗粒直径小于 2~3 μ m 以下时，抑制重力沉降。
③ 液滴或气泡变形 液滴或气泡受曳力变形，影响计算准确性。
④ 壁效应和端效应 d p 0.01 时, 器壁有影响 D
3.4.2 重力沉降设备
h
qm0

(1 S
XW)
A

S
注意：按上式计算出的压紧区高度，通常需附加75%的安全量。
3.4.3 离心沉降速度的计算
(1) 离心沉降速度 计算方法：同重力场，重力→离心力；
离心沉降速度ur：随颗粒旋转半径 r 变化 。
通式ur：
2r(s )m APs
对球形ur颗 粒 4ds(： s )r
沉降过程： 第一阶段：沉降槽上部，颗粒浓度低，近似自由沉降； 第二阶段：沉降槽下部，颗粒浓度大，属于干扰沉降。
沉降速度：通常由实验来确定。
① 计算Baidu Nhomakorabea降槽的截面积 假定颗粒全从沉降槽底部排出，则该截面上流体向上流动速度为：
u qm(X Xw)
A
若该截面处固体颗粒的沉降速度为utm，则应使u ＜ utm， 于是得沉降槽的最小截面积为：
解决方法：试差法 或 判据法（避免试差） 判据法：
斯托 (S克 t o )公 k 斯 e式 u std： s2(1s 8)g
将上式代入Rep中，得到：
Repdtu118ds3g(2s)
1
令： kds( s 2 )g 3
则：Rep
1k 18
令 Rep 1 则 k 2.62
A qm(XXw)
utm
注意：A的数值应在进料与底流之间的整个范围内进行计算，
选出其中的最大值，再乘以适当的安全系数，作沉降槽的横 截面积。
② 计算沉降槽的高度 沉降槽的总高度=压紧区高度+其它区域的高度(1~2m) 压紧区高度：依据压紧时间来决定，压紧时间一般由间歇试验
来确定。
压紧区高度计算式为：
清洁气流 挡板
隔板
含尘气流
多层降沉室 说明：设计时，以所需分离的最小颗粒为基准
气体速度的选取： 一u 般 3 m /， s（S 多 to 区 为 ke ） s
易扬粉尘u时 1.5， m/s
适合于分离直径在75μm以上的粗粒，一般作预除尘用
(2) 沉降槽（增稠器） 利用重力沉降分离悬浮液的设备。 分类：间歇式和连续式
◆ 影响沉降速度的因素
① 颗粒直径 ds ，则 ut 其它条件相同时，小颗粒后沉降。
② 流体密度 ，则 ut
其它条件相同时，颗粒在空气较在水中易沉降。
③ 颗粒密度
s ，则 ut
其它条件相同时，密度大的颗粒先沉降。
◆ 沉降速度计算
① 层流区
Rep
1，

24 Rep
斯托 (S克 to )公 k斯 e式 utsds 2 ： ( 1 s 8 )g
(3) 不均匀颗粒的沉降速度
粒径不同时，大颗粒沉降速度快，小颗粒沉降速度慢。
除去所有颗粒，应以最小颗粒直径计算ut 。 颗粒分级时，以不同粒度，分别进行计算ut 。
(4) 影响沉降速度的其它因素 ① 干扰沉降------颗粒沉降时彼此影响
◇ 颗粒浓度对沉降速度的影响 大量颗粒沉降，造成流体反向运动
3.4 沉 降
目的：流体与固体颗粒分离 原理：利用颗粒与流体之间的密度差，
将固体颗粒从流体中分离出来。 常用方法： (1) 重力沉降(分离较大的颗粒）
例：选矿 (2) 离心沉降 (分离尺寸小的颗粒）
例：气体除尘
3.4.1 重力沉降速度的计算
(1)球形颗粒的自由沉降 自由沉降：容器壁和其它颗粒不影响沉降速度； 干扰沉降：实际颗粒的沉降。
(1) 降尘室 ① 结构及工作原理
入口截面：矩形
气体入口
降尘室底面积： AbL
含尘气流通截面积： SbH
含尘气体积流量： qVHbu
含 尘
气
颗粒运动速度分解：
体
随气体的水平流速u；
颗粒沉降速度ut。
气体出口
集尘斗
降尘室
净 化 气 体
颗粒
降尘室操作示意图
颗粒的停留时间
颗粒的沉降时间
L LHb