32重力沉降解析课件

3.2重力沉降3.2.1重力沉降速度（ut

）3.2.2沉降设备3.2重力沉降3.2.1重力沉降速度（ut）13.2重力沉降重力沉降：就是在重力场中实现的机械分离。3.2.1重力沉降速度（ut

）一、自由沉降：

球形颗粒在重力场中不受外力和自身干扰，这样的沉降叫自由沉降。3.2重力沉降重力沉降：就是在重力场中实现的机械分离。2二、球形颗粒自由沉降过程的分析：重力Fg浮力Fb阻力Fd

将表面光滑的刚性球形颗粒置于静止的流体介质中，如果颗粒的密度大于流体的密度，则颗粒将在流体中降落。此时，颗粒受到三个力的作用，即重力、浮力和阻力。二、球形颗粒自由沉降过程的分析：重力Fg浮力Fb阻力F3

对于一定的流体和颗粒，重力与浮力是恒定的，而阻力却随颗粒的降落速度而变。

如图所示，重力向下，浮力向上，阻力与颗粒运动的方向相反即向上。直径为d的球形颗粒受到的重力为：

其中：ρs

为颗粒密度。

（3—1）对于一定的流体和颗粒，重力与浮力是恒定的，而阻4当流体处于重力场中，颗粒受到的浮力等于：其中：ρ为流体密度。

直径为d的球形颗粒受到的阻力为：

（3—2）（3—3）当流体处于重力场中，颗粒受到的浮力等于：其中：ρ为流体密度。5式中：

u——颗粒的相对于流体的沉降速度，m/s；

A——颗粒在垂直于其运动方向上的水平面上是投影面积，m2。ζ——阻力系数，无因次；（3—4）式中：u——颗粒的相对于流体的沉降速度，m/s；A——6

根据牛顿第二定律，

上面三个力合力应等于颗粒的质量与运动加速度之积：或

式中：m——颗粒的质量，kg；——加速度，m/s2；t——时间，s；（3—5）（3—6）根据牛顿第二定律，上面三个力合力应等于颗粒7粒子在静止流体中运动过程：1）加速段：

粒子开始运动的瞬间u=0，阻力Fd=0，加速度最大；此阶段短暂，计算时可忽略。粒子在静止流体中运动过程：1）加速段：粒子82）等速段：

粒子开始运动，u=0→u=ut（最大值），此时阻力、浮力与重力达到平衡，即合力为零；加速度a=0，此时颗粒开始作匀速运动；

匀速运动的速度ut叫重力沉降速度，也叫终端速度。2）等速段：粒子开始运动，u=0→u9根据以上分析有：则

ζ——

阻力系数，无因次；式中：ut

——颗粒的自由沉降速度，m/s；（3—7）根据以上分析有：则ζ——阻力系数，无因次；式中：ut10三、不同Ret

下的ut

式

用式（3—7）计算ut时，首先要确定阻力系数ζ值。通过量纲分析可知，

ζ是颗粒与流体相对运动时雷诺准数Ret的函数。

层流

过渡

湍流Ret1×10-4—11—10001000—2×105ζ24/Ret18.5/0.6Ret0.44

ut三、不同Ret下的ut式用式（311四、讨论：1、ξ=f

（颗粒形状，Ret）

管件局部阻力系数同管件大小没有关系，仅是流体流径截面积形状函数；2、式中：de

——颗粒当量直径，m；Vp

——非球形颗粒实际体积m3；四、讨论：1、ξ=f（颗粒形状，Ret）12ρ——

连续相密度，kg/m3；μ——连续相粘度，Pa·s；3、球形度φsa：φs=1是球形；b：φs＜1非球形，越小与球差异越大；ρ——连续相密度，kg/m3；μ——连续相粘度，Pa·s；134、层流时：

——斯托克斯公式

uta：连续相粘度μ↑ut↓；b：颗粒直径尽量小，用均质磨能作到ut↓；c：颗粒密度与连续相密度差尽量小，ut↓；（3—8）4、层流时：——斯托克斯公式uta：连续相粘度μ↑u143.2.2沉降设备一、降尘室：

藉重力沉降从空气中分离出尘粒的设备称为降尘室。

二、设计原则：（把颗粒留下）水平通过时间3.2.2沉降设备一、降尘室：藉重力沉降从空气1532重力沉降解析课件16θ≥θt能把颗粒留下，是设计原则u——

气体在降尘室内的水平通过速度，m/s；Vs——

降尘室的生产能力即含尘气体通过降尘室体积流量，m3/s；沉降时间θ≥θt能把颗粒留下，是设计原则u——气体在降尘室内的水平17（3—9）表明：

降尘室的生产能力Vs仅取决于降尘室面积和沉降速度，与沉降高度无关（3—9）End（3—9）表明：降尘室的生产能力Vs仅取决于降1832重力沉降解析课件19utut2032重力沉降解析课件2132重力沉降解析课件2232重力沉降解析课件2332重力沉降解析课件2432重力沉降解析课件2532重力沉降解析课件2632重力沉降解析课件2732重力沉降解析课件283.2重力沉降3.2.1重力沉降速度（ut

）3.2.2沉降设备3.2重力沉降3.2.1重力沉降速度（ut）293.2重力沉降重力沉降：就是在重力场中实现的机械分离。3.2.1重力沉降速度（ut

）一、自由沉降：

球形颗粒在重力场中不受外力和自身干扰，这样的沉降叫自由沉降。3.2重力沉降重力沉降：就是在重力场中实现的机械分离。30二、球形颗粒自由沉降过程的分析：重力Fg浮力Fb阻力Fd

将表面光滑的刚性球形颗粒置于静止的流体介质中，如果颗粒的密度大于流体的密度，则颗粒将在流体中降落。此时，颗粒受到三个力的作用，即重力、浮力和阻力。二、球形颗粒自由沉降过程的分析：重力Fg浮力Fb阻力F31

对于一定的流体和颗粒，重力与浮力是恒定的，而阻力却随颗粒的降落速度而变。

如图所示，重力向下，浮力向上，阻力与颗粒运动的方向相反即向上。直径为d的球形颗粒受到的重力为：

其中：ρs

为颗粒密度。

（3—1）对于一定的流体和颗粒，重力与浮力是恒定的，而阻32当流体处于重力场中，颗粒受到的浮力等于：其中：ρ为流体密度。

直径为d的球形颗粒受到的阻力为：

（3—2）（3—3）当流体处于重力场中，颗粒受到的浮力等于：其中：ρ为流体密度。33式中：

u——颗粒的相对于流体的沉降速度，m/s；

A——颗粒在垂直于其运动方向上的水平面上是投影面积，m2。ζ——阻力系数，无因次；（3—4）式中：u——颗粒的相对于流体的沉降速度，m/s；A——34

根据牛顿第二定律，

上面三个力合力应等于颗粒的质量与运动加速度之积：或

式中：m——颗粒的质量，kg；——加速度，m/s2；t——时间，s；（3—5）（3—6）根据牛顿第二定律，上面三个力合力应等于颗粒35粒子在静止流体中运动过程：1）加速段：

粒子开始运动的瞬间u=0，阻力Fd=0，加速度最大；此阶段短暂，计算时可忽略。粒子在静止流体中运动过程：1）加速段：粒子362）等速段：

粒子开始运动，u=0→u=ut（最大值），此时阻力、浮力与重力达到平衡，即合力为零；加速度a=0，此时颗粒开始作匀速运动；

匀速运动的速度ut叫重力沉降速度，也叫终端速度。2）等速段：粒子开始运动，u=0→u37根据以上分析有：则

ζ——

阻力系数，无因次；式中：ut

——颗粒的自由沉降速度，m/s；（3—7）根据以上分析有：则ζ——阻力系数，无因次；式中：ut38三、不同Ret

下的ut

式

用式（3—7）计算ut时，首先要确定阻力系数ζ值。通过量纲分析可知，

ζ是颗粒与流体相对运动时雷诺准数Ret的函数。

层流

过渡

湍流Ret1×10-4—11—10001000—2×105ζ24/Ret18.5/0.6Ret0.44

ut三、不同Ret下的ut式用式（339四、讨论：1、ξ=f

（颗粒形状，Ret）

管件局部阻力系数同管件大小没有关系，仅是流体流径截面积形状函数；2、式中：de

——颗粒当量直径，m；Vp

——非球形颗粒实际体积m3；四、讨论：1、ξ=f（颗粒形状，Ret）40ρ——

连续相密度，kg/m3；μ——连续相粘度，Pa·s；3、球形度φsa：φs=1是球形；b：φs＜1非球形，越小与球差异越大；ρ——连续相密度，kg/m3；μ——连续相粘度，Pa·s；414、层流时：

——斯托克斯公式

uta：连续相粘度μ↑ut↓；b：颗粒直径尽量小，用均质磨能作到ut↓；c：颗粒密度与连续相密度差尽量小，ut↓；（3—8）4、层流时：——斯托克斯公式uta：连续相粘度μ↑u423.2.2沉降设备一、降尘室：

藉重力沉降从空气中分离出尘粒的设备称为降尘室。

二、设计原则：（把颗粒留下）水平通过时间3.2.2沉降设备一、降尘室：藉重力沉降从空气4332重力沉降解析课件44θ≥θt能把颗粒留下，是设计原则u——

气体在降尘室内的水平通过速度，m/s；Vs——

降尘室的生产能力即含尘气体通过降尘室体积流量，m3/s；沉降时间θ≥θt能把颗粒留下，是设计原