重力沉降速度的基本方程式

重力沉降速度的基本方程式 若球形颗粒的直径为d(m)，密度为在密度为

，

的气体中沉降时，其在沉降

（铅直）方向下受到：

重力

Fg??6d3?sg

浮力

Fb??6d3?g 阻力

Fd??A?u22???d2?u28 由于重力沉降速度为颗粒作等速运动时相对应的速度，u?ut因此上述三力在铅直方向上的合力为零，故

Fg?Fb?Fd?0

ut? 代入并化简得：

4gd(?s??)3?? 上式即为重力沉降速度的基本方程式。 说明：

１．式中?称为阻力系数。它可表示为颗粒与流体相对运动时的雷诺数Ret的函数，即??f(Ret)，其中

Ret?

dut?? ２．对于球形颗粒（球形度?s?1.0）， 可由下列公式计算：

滞流区 10?4?Ret?1

??24Ret 过渡区 1?Ret?10

3??18.5Ret0.6 35 湍流区 10?Ret?2?10 ??0.44

因此，将上述关系代入基本方程式，可得到各相应区域重力沉降速度的计算公式为：

d2(?s??)gut?18? 滞流区 过

渡

区

ut?0.27d(?s??)?Ret0.6?0.154g0.71d0.14(?s??)0.71?0.29?0.43d(?s??)g ut?1.74 湍流区

? ３．对于非球形颗粒(?s?1)，可利用??Ret关系曲线图查得。但应注意：计算Ret时，式中球形直径d应用颗粒的当量直径de代替。

设降尘室的长度为lm，宽为bm ，高度为Hm。 气流通过降尘室内的水平速度为u m/s，固体 颗粒的沉降速度为ut，那么

气体通过降尘室的停留时间：??lu Hut 颗粒沉降至室底所需沉降时间：

?t? 当颗粒的沉降时间 小于或等于气体在降尘室 内的停留时间 ，颗粒就可以从气体中被分离 出来。因此

lH?uut

通过降尘室气体的处理量Vs可写成为：

Vs?F'u?bHu (a)

将式(a)改写为

u?lutH代入得 Vs?bHlut?blut?FutH (b)

3式中，Vs——含尘气体处理量， m/s

2 F——沉降室的水平截面积，又称沉降面积(F=bl), m 2 F’——沉降室的横截面积，F’=bH, m

说明：

１． Vs一定时，根据待处理固体颗粒的最小直径求出ut，然后利用式(a)或式(b)可确定出沉降室的最小长度l（Ｈ一定时）或最小宽度b（l一定时）；

２． 降尘室的处理能力（Vs）仅与沉降面积有关，而与降尘室高度Ｈ无关。为提高降尘室的降尘室的捕集效率，可从降低气流速度u，降低降尘室的高度Ｈ及增大降尘室长度l或(或宽度b)方面入手。

３． 为了防止粉尘的二次飞扬，保证颗粒在滞流状态下自然沉降，气流通过降尘室的实际速度应在0.2~0.8m/s范围内选取。

若设法使得气流带着颗粒作旋转运动，由于颗粒的密度大于流体的密度，惯性离心力便会将颗粒沿切线方向甩出，使颗粒在径向与流体了生相对运动而飞离中心。另一方面，颗粒周围的流体对颗粒有一个指向中心的作用力，此作用力恰好等于同体积流体维持圆周运动所需的向心力，若与重力声的情况相比，此作用力与颗粒在重力场中所受到的流体的浮力是相当的。此外，由于颗粒在半径方向上与流体有相对运动，也就会受到阻力作

用。

若有一悬浮于密度为?的流体中的球形颗粒， 其直径为d，密度为?s，颗粒随流体绕半径 R(m)的圆周作旋转运动，切向速度为uT，那 么

uT2?3uT2F离?m?d?sR6R uT2F向?d?6R ?2ur2F阻??d?42R 3?

据定义离心沉降速度为颗粒在径向上相对对流体作等速运动的速度，因此，上述三力在径向上的代数和应为零，即

F离?F向?F阻?0

4d(?s??)uT2ur??3??R 将上述各力代入并化简得:

上述称之为离心沉降速度基本方程式。

??若颗粒与流体的相对运动属于滞流，那么2424??Retdur? d2(?s??)uTuT?18?R 则

d2(?s??)gut?18?与滞流时重力沉降速度相比较得

2uruT2??KutgR 说明：

１． Kc称为分离因数，表示颗粒所在位置上的惯性离心力场强与重力场强度之比。

２． 分离因数Ｋc是评定离心分离设备的重要性能指标

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rae7.html