TECHN 0将乙、Ret计算式代入沉降速度基本方程式中,得各区域内沉 降速度公式: d2(p-Pg NER MO 滞流区:u 斯托克斯公式10-4<Re,<1 0118u 过渡区:u1=027(P。-P总Re6 NER MONGOL 艾伦公式1<Re<10CNC p 湍流区:u,=1.74P 牛顿公式103<Re1<2×10 p 〖说明〗 POLYTECHNIC ≯滞流区:由流体粘性引起的表面摩擦阻力居主要地位。μ↑,u!↓ 湍流区:流体在颗粒尾部出现边界层分离而形成漩涡,故形体阻力居主 要地位,μ对u影响很小 αI过渡区:表面摩擦力和形体阻力均不可忽略 NV上式满足条件(1)容器相对颗粒直径大得多(100倍以上)sr (2)颗粒不可过细,否则出现布朗运动(d>2μm) 2)颗粒运动,流体静 适用条件(1)颗粒静止,流体运动 (3)颗粒流体作相反方向运动 2021年4)颗粒、流体作相同方向运动,但速度不同 21/127
2021年2月23日 21/127 将ζ、Ret计算式代入沉降速度基本方程式中，得各区域内沉 降速度公式： 5 t s 3 t 3 t 0.6 t s t t s 4 2 t 10 Re 2 10 d( )g u 1.74 Re 1 Re 10 d( )g u 0.27 10 Re 1 18 d ( )g u − = − = − = − 湍流区： 牛顿公式 过渡区： 艾伦公式 滞流区： 斯托克斯公式 〖说明〗 ➢滞流区：由流体粘性引起的表面摩擦阻力居主要地位。μ↑，ut↓ 湍流区：流体在颗粒尾部出现边界层分离而形成漩涡，故形体阻力居主 要地位，μ对ut影响很小。 过渡区：表面摩擦力和形体阻力均不可忽略 ➢上式满足条件(1)容器相对颗粒直径大得多(100倍以上) (2)颗粒不可过细，否则出现布朗运动(d>2μm) ➢适用条件(1)颗粒静止，流体运动 (2)颗粒运动，流体静止 (3)颗粒流体作相反方向运动 (4)颗粒、流体作相同方向运动，但速度不同
TECHN 32.3影响沉降速度的因素a 1颗粒直径的影响 由式 Stoke公式、Alln公式、 Newton公式可看出,颗粒直径 对沉降速度有明显影响,但在不同的区域,其影响不同 滞流区,u:∝d2;过渡区ud.143;湍流区ud05。即 随着Re的增加,其影响减弱,在生产中对小颗粒的沉降采 2粘度的影响 POLYTECHNIC UNIVE 用添加絮凝剂来加速沉降。 在滞流区,阻力主要来自于流体粘性引起的表面摩擦力; 在湍流区,流体粘性对沉降速度已无影响,此时由流体在颗 0粒尾部出现的边界层分离所引起的形体阻力占主导作用在 过渡区,摩擦阻力和形体阻力都不可忽略。因沉降多在滞流 区进行,故降低粘度对操作有利,对悬浮液的沉降过程应设 202122811NN6 法提高温度,而对含尘气体的沉降应降低气体温度。 22/127
2021年2月23日 22/127 3.2.1.3 1. 由式Stokes公式、Allen公式、Newton公式可看出，颗粒直径 对沉降速度有明显影响，但在不同的区域， 滞流区，ut∝d 2；过渡区ut∝d 1.143；湍流区ut∝d 0.5 即 随着Ret的增加，其影响减弱，在生产中对小颗粒的沉降采 用添加絮凝剂来加速沉降。 2. 在滞流区，阻力主要来自于流体粘性引起的表面摩擦力； 在湍流区，流体粘性对沉降速度已无影响，此时由流体在颗 粒尾部出现的边界层分离所引起的形体阻力占主导作用。在 过渡区，摩擦阻力和形体阻力都不可忽略。因沉降多在滞流 区进行，故降低粘度对操作有利，对悬浮液的沉降过程应设 法提高温度，而对含尘气体的沉降应降低气体温度
TECHN 3干扰沉降的影响8 当颗粒体积浓度较高时,由于颗粒间的相互作用,w 颗粒沉降的彼此影响称为干扰沉降(在悬浮液中的于NC 扰沉降称为沉聚过程)。千扰沉降中颗粒周围流体的 速度梯度受到邻近粒子的影响,使其所受阻力发生变 化;颗粒沉降产生的对流体的置换作用将引起流体的 向上流动,使其绝对沉降速度减小;由于流体中含有上 颗粒使其有效密度和粘度增加而使沉降速度降低。总 的结果是使颗粒的沉降速度减小,一般设计时应通过 0s实验测定其表观沉降速度u(表示清液层相对器壁的 移动速度)作为计算依据。 UNIVERSITY POLYTECHNIC UNIVE R 2021年2月23日 23/127
2021年2月23日 23/127 3.干扰沉降的影响 当颗粒体积浓度较高时，由于颗粒间的相互作用， 颗粒沉降的彼此影响称为干扰沉降(在悬浮液中的干 扰沉降称为沉聚过程)。干扰沉降中颗粒周围流体的 速度梯度受到邻近粒子的影响，使其所受阻力发生变 化；颗粒沉降产生的对流体的置换作用将引起流体的 向上流动，使其绝对沉降速度减小；由于流体中含有 颗粒使其有效密度和粘度增加而使沉降速度降低。总 的结果是使颗粒的沉降速度减小，一般设计时应通过 实验测定其表观沉降速度u0(表示清液层相对器壁的 移动速度)作为计算依据
POLYTECHNIC TECHN 4器壁效应的影响 容器的壁面和底面均增加颗粒沉降时的阻力,使实际沉降速 度降低。当容器直径D远远大于颗粒直径d(Dd>100时,器 壁的影响可忽略。否则需考虑,在层流区器壁对沉降速度的 影响可表示为 YIE 1+2 POLYTECHIC UNIVERSITY POLYTECHNIC INNER MIONGOI D 式中:颗粒的实际沉降速度,ms 5颗粒形状的影响 1颗粒在流体中沉降时,所受到的阻力除与运动Re有关外, 还与其形状有关。在体积相同时因圆球的表面积最小,故圆 球下沉时受到的阻力最小。通常q愈小,受到阻力愈大,具 202102月23 ECNIC UNIVERSIT 体影响见阻力系数图 24/127
2021年2月23日 24/127 4.器壁效应的影响 容器的壁面和底面均增加颗粒沉降时的阻力，使实际沉降速 度降低。当容器直径D远远大于颗粒直径d(D/d>100)时，器 壁的影响可忽略。否则需考虑，在层流区器壁对沉降速度的 式中： ut ′——颗粒的实际沉降速度，m/s。 5. 颗粒在流体中沉降时，所受到的阻力除与运动Ret有关外， 还与其形状有关。在体积相同时因圆球的表面积最小，故圆 球下沉时受到的阻力最小。通常φs愈小，受到阻力愈大，具 体影响见阻力系数图。 ) D d 1 2.1( u u ' t t + =
TECHN 3.2.1.4球形颗粒沉降速度的计算 1.试差法 INN正ER 若u未知→Re未知→2未知→无法选择计算公式一无法计 算山,此时可采用试差法。 计算步骤: ■假设某种流型 ■用相应公式计算出u ■校 Ret cR MONGOLIA VERSITY POLY TECHNIC UNIVERSITY POL YTECHNIC UN INNER MIONGOI 例如:假设沉降处在滞流区,则选用 Stokes公式 lOd LISecAIN VI O d(p、-p)g u 校核Re是否在104~1范围内,AC 1 8u INNER MONGOL IA 是则假设正确,否则假设另一流型 2021年2月23日 25/127
2021年2月23日 25/127 3.2.1.4 球形颗粒沉降速度的计算 1.试差法 若ut未知→ Ret未知→ζ未知 →无法选择计算公式→无法计 算ut，此时可采用试差法。 计算步骤： ◼假设某种流型 ◼用相应公式计算出ut ◼校核Ret 例如：假设沉降处在滞流区，则选用Stokes公式： 是则假设正确，否则假设另一流型 校核Re 是否在10 ～1范围内， 18 d ( )g u 4 t s 2 t − − =