第二炮兵工程学院《环境工程学》教案 式中pp及p一粒子及流体的密度,kg/m3; Cr流体的阻力系数 γ一粒子对流体的相对运动速度,m/s; Ap一粒子垂直于气流方向的投影面积,对于球形颗粒,Ap=x424, 粒子在重力作用下,克服流体的浮升力和阻力从起始位置开始作加速下降运 动,即F>0。由于流体阻力Fd随加速沉降速度ν的不断增加大而增大,当Fd 增大到使合力F=0时,加速过程结束,尘粒开始作均速下降运动。此时的尘粒 沉降速度达到了恒定的最大值ws,称为终末沉降速度,简称沉降速度。由式(4 7)和(4-8)可得 4dp(Pp-p)g (6-17 流体阻力系数Cr随流动状态而变化,即与粒子雷诺数Re=vdp/μ有关 式中μ为流体的动力粘度,Pa·s。球形粒子Cr的研究结果如下: 24/Re 层流区( Stokes区)Re≤10 185/Re6过渡区(Aln区)1.0<Re≤500 湍流区( Newton区)Re>500 对处于不同流动区域的粒子,将相应的C代入式(4-9),得到三种流动状况 下的终末沉降速度。例如,对于d=1~100μm的较小颗粒,一般处于层流区, 其终末沉降速度为: dp(pp-p)g 由式(6-19)可知,v∝d2,越细小的粉尘,其沉降速度越小,则越难以分离 含尘气流的温度增高,其密度减小而粘度增加,沉降速度减小,也不易分离。式 (6-1)的斯托克斯粒径d即由式(6-19)求解得到。 此外,颗粒形状、粒子的凝并、髙浓度时颗粒之间相互作用、容器壁面等因 素对颗粒的沉降也有影响。对实际工作中的非球形通常近似按球形粒子处理。 2重力沉降室的设计 重力沉降室是利用重力沉降作用使粉尘从气流 中分离的装置,如图6-1所示,图中L、H、B分别 为沉降室的长、高、宽。当含尘气流进入后,由于 流通面积扩大,流速下降,尘粒借本身重力作用以 沉降速度κ向底部缓慢沉降,同时以气流在沉降室 内的水平速度w继续向前运动。如果气流通过沉降 室的时间大于或等于尘粒从顶部沉降到底部所需的 时间,即L/he≥Hv,则具有沉降速度为v的尘粒能够全部沉圆61重力沉示圈 降。 当沉降室的结构尺寸、含尘气体的性质和流量Q一定时确定后,如果粒子 第7页第 7 页 式中 ρp 及ρ—粒子及流体的密度，kg／m3； Cf—流体的阻力系数； v—粒子对流体的相对运动速度，m／s； Ap—粒子垂直于气流方向的投影面积，对于球形颗粒，Ap＝πdp 2 /4， m2。 粒子在重力作用下，克服流体的浮升力和阻力从起始位置开始作加速下降运 动，即 F＞0。由于流体阻力 Fd 随加速沉降速度 v 的不断增加大而增大，当 Fd 增大到使合力 F＝0 时，加速过程结束，尘粒开始作均速下降运动。此时的尘粒 沉降速度达到了恒定的最大值 vs，称为终末沉降速度，简称沉降速度。由式（4 －7）和(4－8)可得： 4 ( ) 3 p p s f d g v C    − = (6－17) 流体阻力系数 Cf 随流动状态而变化，即与粒子雷诺数 Re＝vdpρ/μ有关， 式中μ为流体的动力粘度，Pa·s。球形粒子 Cf 的研究结果如下： 0.6 24 / Re Stokes Re 1.0 18.5/ Re 1.0 Re 500 0.44 Re 500          层流区（ 区） 过渡区（Allen区） 湍流区（Newton区） (6－18) 对处于不同流动区域的粒子，将相应的 Cf 代入式(4－9)，得到三种流动状况 下的终末沉降速度。例如，对于 dp＝1～100μm 的较小颗粒，一般处于层流区， 其终末沉降速度为： ( ) 2 18 p p s d g v    − = (6－19) 由式(6－19)可知，vs∝dp 2，越细小的粉尘，其沉降速度越小，则越难以分离； 含尘气流的温度增高，其密度减小而粘度增加，沉降速度减小，也不易分离。式 (6－1)的斯托克斯粒径 ds 即由式(6－19)求解得到。 此外，颗粒形状、粒子的凝并、高浓度时颗粒之间相互作用、容器壁面等因 素对颗粒的沉降也有影响。对实际工作中的非球形通常近似按球形粒子处理。 2.重力沉降室的设计 重力沉降室是利用重力沉降作用使粉尘从气流 中分离的装置，如图 6－1 所示，图中 L、H、B 分别 为沉降室的长、高、宽。当含尘气流进入后，由于 流通面积扩大，流速下降，尘粒借本身重力作用以 沉降速度 vs 向底部缓慢沉降，同时以气流在沉降室 内的水平速度 vo 继续向前运动。如果气流通过沉降 室的时间大于或等于尘粒从顶部沉降到底部所需的 时间，即 L/vo≥H /vs，则具有沉降速度为 vs 的尘粒能够全部沉 降。 当沉降室的结构尺寸、含尘气体的性质和流量 Q 一定时确定后，如果粒子