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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -第五章 颗粒物燃物掌握技术基础为了深化懂得各种除尘器的除尘机理和性能,正确设计、挑选和应用各种除尘器,必需明白粉尘的物理性质和除尘器性能的表示方法及粉尘性质和除尘器性能之间的关系；第一节 粉尘的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径粉尘颗粒大小不同,其物理、化学特性不同,对人和环境的危害亦不同,而且对除尘装置的性能影响很大,所以颗粒的大小是粉尘的基本特性之一；如颗粒是大小匀称的球体,就可用其直径作为颗粒大小的代表性尺寸；但实际上,不仅颗粒的大小不同,而且外形也各种各样；所以需要按肯定的方法确定一个表示颗粒大小的代表性尺
2、寸,作为颗粒的直径,简称为粒径 ；下面介绍几种常用的粒径定义方法；（ 1）用显微镜法观测颗粒时,采纳如下几种粒径表示方法： 定向直径 dF,也称菲雷待 Feret直径；为各颗粒在投影图中 同一方向 上的 最大投影长度 ,如图 51a所示； 定向面积等分直径 dM,也称马丁 Martin 直径, 为各颗粒在投影图上按 同一方向 将颗粒 投影面积二等分 的线段长度,如图 51b 所示； 投影面积直径 dA ,也称黑乌德 Heywood 直径,为与颗粒投影面积相等的圆的直径,如图 5 一 lc所示；如颗粒投影面积为 A,就 dA4A 1/2；依据黑乌德测定分析说明,同一颗粒的 dFdAdM ；（ 2
3、）用筛分法测定时可得到 筛分直径 ,为颗粒能够通过的最小方孔的宽度；（ 3）用光散射法测定时可得到 等体积直径dV,为与颗粒体积相等的球的直径；如颗粒体积为V,就 dV 6V1/3；（ 4）用沉降法测定时,一殷采纳如下两种定义：斯托克斯 stokes直径 dS,为在同一流体中与颗粒的密度相同 和沉降速度相等 的球的直径；空气动力学当量直径 da,为在空气中与颗粒的 沉降速度相等 的单位密度 （p=1g/cm3）的球的直径；斯托克斯直径 和空气动力学当量直径 是除尘技术中应用最多的两种直径,缘由在于它们与颗粒在流体中的 动力学行为亲密相关；综上所述,粒径的测定和定义方法可归纳为两类：一类 是按颗
4、粒的 几何性质 来直接测定和定义的,如显微镜法和筛分法；另一类就是依据颗粒的 某种物理性质 间接测定和定义的；如斯托克斯直径、等体积直径等；粒径的测定方 法不同,其定义方法也不同,得到的粒径数值往往差别很大,很难进行比较,因而实际中多是依据应用目的来 挑选粒径的测定和定义方法；此外,粒径的测定结果仍与颗粒的外形亲密相关；通常用 度量；圆球度 来表示 颗粒外形 与球形颗粒 不一样程度的圆球度 是与颗粒体积相等的圆球的表面积 和颗粒表面积 之比； 以 S表示, 它的值总是小于1；（数值越接受1,表示越接近球形）细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -
5、第 1 页,共 17 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -二、粒径分布粒径分布 是指不同粒径范畴内的颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例；也称粉尘的 分散度 ；以颗粒的个数表示所占的比例时,称为 个数分布 ；以颗粒的质量表示所占比例时,称为 质量分布 ；以颗粒的表面积表示所占比例时,称为 表面积分布 ；除尘技术中多采纳粒径的 质量分布 ；下面以粒径分布 测定数据的整理过程 来说明粒径分布的 表示方法 及相应定义；1. 个数分布1 个数频率： 第 i 粒径间隔中的颗粒个数ni 与颗粒总个数ni 之比（或百
6、分比） ,即：,即：.inii.51n（ 2）个数筛下累积频率：为小于第i 间隔上限粒径的全部颗粒个数与颗粒总个数之经（或百分比）iniF iN.52ni注： F=0.5 时所对应的粒径d50 称为 个数中位粒径 （NMD ）（ 3）个数频率密度 ：指单位粒径间隔时的个数频率；P.ipid注：个数频率密度最大时所对应的粒径称为个数众径 （dd）2质量分布假设全部颗粒具有相同的密度,颗粒的质量与其粒径的立方成正比；就颗粒以个数表示的粒径分布,可以转换为以颗粒的质量表示的粒径分布；3质量频率 ：g i m iN n d pi.5 6m i n d 3pi质量筛下累积频率：小于第 i 间隔上限粒径的
7、全部颗粒发生的质量频率,即质量筛下累积频率：i3i n d piG i g i N .5 73n d pidG质量频率密度 ：指单位粒径间隔时的质量频率；qdd p同理,质量筛下累积频率 G=0.5 时对应的粒径 d50,称为 质量中位粒径 （MMD ）；质量频率密度最大时所对应的粒径称为 质量众径 ；为了更好地懂得上述概念,请看例题 5-1 ；3. 平均粒径为了更加简明地表示颗粒的某一物理特性和平均尺寸的大小,往往需要求出颗粒群的平均粒径,下面给出几种常用的平均粒径表示方法： 长度（算术）平均粒径细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2
8、页,共 17 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -dLn d pif d pigi.5 10d2 pin ig i3d pigi,所以：；gin d3 pi31Nn i；. dpid2 pi证明过程：gi3 d pi由式 5-6可知,g in d i3 piNn d 3pigi3 n d pi1n dpid2Nn d3d2N3 n d pid3 piN3 d pi3 n d pipipin dpipi因此,g i2d pin dpif d pi；g inid3 pi 表面积平均粒径dsn d i212 f
9、 d 1g / d i pi1pi22 .5 11ni3 g / d pi体积平均粒径dv3 n d pi13 f d 113133 .5 12nig / dpi体积表面积平均粒径dsv3 n d pif d31pi.5 13pi2 n d i pif d i2g / d ipi几何平均粒径 1用每一个粒子粒径表示：dgd d d . .5 14用粒径间隔粒子平均粒径表示：d g1n n nd d d . .5 14a 1 2 3如按 lndg 表示几何平均粒径：ln dgn ln d ipi.515或者dgexpn ln d ipi.515aNN注 ：对于频率密度分布曲线对称的分布,其众径细
10、心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -dd、中位直径 d50、几何平均直径dL相等；而对于非对称性 第 3 页,共 17 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -分布的,有dd d50dL；讲解例题 5-2 ；四、粒径分布函数1、正态分布正态分布也称高斯分布；频率密度 p 或q 函数为：pd 12 exp d p2 d 2 2.5 16筛下累积频率 F（或 G）：Fd 12 0 dpexp d p2 d 2 2dd .5 17n d p d 2 1标准差： .5
11、18N 1正态分布是最简洁的函数形式,它的个数频率密度 p 分布曲线是关于算术平均粒径 d L 的对称性钟形曲线,因而有 d =d50=dd；它的 F 曲线在 正态概率坐标纸上 是一条直线,其斜率取决于标准偏差 值,其值可以从 F 曲线查出并按下式运算：d 84.1 d 50 d 50 d 15.9 1 d 84.1 d 15.9 .5 1922、对数正态分布假如以粒径的对数lnd p代替粒径 dp对频率密度p（或 q）作曲线, 得到一像正态分布一样的对称性钟形曲线, 第 4 页,共 17 页 - - - - - - - - - 就可认为该粉尘粒径分布符合对数正态分布 ；细心整理归纳 精选学习
12、资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -筛下累积频率 F（或 G）表达式：Fd 21gln d pexp ln d / dg2 dln d .5202 lngln频率密度函数：pd dFd 1gexp ln d / dg2 .521ddp2 lng2 d ln式中： dg几何平均粒径； g几何标准偏差,定义为：n ln dp / d 2 1 ln g .5 22N 1累积频率曲线在 对数概率坐标纸 上为始终线,斜率 g 取决于：g d 84.1 d 50 d 84.1 1/2.5 23
13、d 50 d 15.9 d 15.9平均粒径的换算关系为：（MMD 质量中位粒径、NMD 个数中位粒径、SMD 面积中位粒径）lnMMD=lnNMD+3ln 2g .5-24 lnSMD=lnNMD+2ln 2g .5-25 可由 g、MMD （或 NMD ）运算出各种平均粒径；表面积 -体积平均粒径：lndLln NMD1ln2gln MMD5ln2g2g 第 5 页,共 17 页 22lndSln NMDln2ln MMD2ln2ggg3ln MMD3ln2lndVln NMDln2g22ln dSVln NMD5 2lngln MMD1ln2细心整理归纳 精选学习资料 - - - - -
14、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -3、罗辛拉姆勒分布（自学）其次节 粉尘的物理性质本节主要介绍粉尘的物理性质,包括粉尘的密度、安眠角、滑动角、比表面积、含水率、润湿性、荷电性、导电性、黏附性、自燃性和爆炸性；一、粉尘的密度单位体积粉尘的质量称为粉尘的密度,单位 kg/m3或 g/cm3；依据粉尘测定条件及应用条件的不同,可分为真密度和积累密度；1真密度：不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部的间隙体积,而是粉尘自身所占的真实体积,就以此真实体积求得的密度,称为粉尘的真密度,以
15、 p 表示；2积累密度：包括物体颗粒之间和颗粒内部的间隙体和会求得的密度称为积累密度,用 b 表示；如将粉体颗粒间和内部间隙的体积与积累粉尘的总体积之比称为间隙率,用 表示,就间隙率 与 b和 p之间的关系为：b=1-p .（5-37）（ 请同学们课下推导此公式）二、粉尘的安眠角与滑动角细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 17 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -安眠角 ：粉尘从漏斗连续落到水平面上,自然积累成一个圆锥体,圆锥体母线与水平
16、面的夹角称为粉尘的 安眠角；也称 动安眠角 或积累角 ；滑动角 ：指自然堆放在光滑平板上的粉尘,随平板做倾斜运动时,粉尘开头发生滑动时的平板倾斜角；也 成静安眠角 ；影响粉尘安眠角和滑动角的因素主要有：粉尘粒径、含水率、颗粒外形、颗粒表面光滑程度及粉尘粘性等；对于一种粉尘,粒径越小,安眠角越大；粉尘含水率增加,安眠角增大；表面越光滑和越接近球形的颗粒,安 息角越小；粉尘的安眠角与滑动角是评判粉尘流淌性的一个重要指标；安眠角小的粉尘,其流淌性好；安眠角大的粉 尘,其流淌性差；粉尘的安眠角与滑动角是设计除尘器灰斗（或粉料仓）的锥角及除尘管路或输灰管路倾斜角 的主要依据；三、粉尘的比表面积 粉状物料
17、的很多理化性质,往往与其表面积大小有关,细颗粒往往表现出显著的物理、化学活动性；比表面积：单位体积或质量 粉尘所具有的表面积；cm；40以粉尘自身体积即净体积 为基准表示的比表面积SV,定义为：S vS6（d sv2 cm / cm3）538V式中： S 粉尘的平均表面积,cm2；dsv粉尘的表面积体积平均粒径,V 粉尘的平均体积,cm3；以粉尘质量为基准表示的比表面积Sm,定义为：S mS62 cm / g.539pVpd sv式中 :p粉尘真密度,g/cm3；以粉尘积累体积为基准表示的比表面积Sb,定义为：S bS11Sv61svcm23 / cm .5Vd注：积累体积V b=1-V p,
18、依据定义可得到5-40 式；四、粉尘的含水率粉尘中的水分包括附着在颗粒表面上的和包含在凹坑处与细孔中的 结合水分 ；自由水分 ,以及紧密结合在颗粒内部的粉尘中的水分含量,用含水率 w 表示,指粉尘中所含水分质量与粉尘总质量（包括干粉尘与水分）之比；粉尘含水率的大小,会影响到粉尘的其他物理性质,如导电性、黏附性、流淌性等,全部这些在设计除尘 装置时都必需加以考虑；五、粉尘的润湿性 粉尘颗粒能否与液体相互附着或附着难易程度的性质称为粉尘的 润湿性 ；当尘粒与液体接触时,接触面能 扩大而相互附着,就是能润湿；反之,接触面趋于缩小而不能附着,就是不能润湿；一般依据粉尘能被液体润湿的程度将粉尘大致分为两
19、类：简洁被水润湿的亲水性粉尘（润湿性粉尘）,难以被水润湿的疏水性粉尘（非润湿性粉尘）；粉尘的润湿性用液体对试管中粉尘的润湿速度 来表征；通常取润湿时间为20min,测出此时的润湿高度L 20（mm）,于是润湿速度为：v20L20mm / min.54120粉尘的润湿性与粉尘的性质,如粒径,生成条件、温度、含水率、表面粗糙度、荷电性等有关,仍与液体的表面张力、尘粒和液体间的粘附力及相对运动速度等有关；此外,粉尘的润湿性仍随压力的增加而增加,随细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页,共 17 页 - - - - - - - - - 名师归
20、纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -温度上升而减小,随液体表面张力减小而增强；润湿性是选用湿式除尘器的主要依据；各种湿式除尘装置,主要是依靠粉尘与水的润湿作用来捕集粉尘的；六、粉尘的荷电性及导电性 l. 粉尘的荷电性 粉尘在其产生及运动过程中,由于相互碰撞、摩擦、放射线照耀、电晕放电及接触带电体等缘由,几乎总 是带有肯定量的电荷；粉尘荷电后将转变其某些物理性质,如凝结性、附着性及在气体中的稳固性等；粉尘的 荷电量随温度增高、表面积加大和含水率减小而增加,仍与其化学组成有关；粉尘的荷电在除尘中有重要作用,如电除尘器就是利用粉尘的荷电而除尘的,2. 粉尘
21、的导电性 粉尘的导电性与金属导线类似,用电阻率（比电阻） d 表示；d V cm.5 42 J 式中： V 通过粉尘层的电压,V；A/cm2；J通过粉尘层的电流密度,粉尘层的厚度,cm；粉尘的导电机制有两种,取决于粉尘、气体的温度和组成成分；在表面导电占优势的低温范畴内（100以 下）,粉尘电阻称为 表面电阻率 ,其值随温度上升而增大,随含水率增大而减小；在体积导电占优势的高温范畴（200以上）内,粉尘比电阻称为 体积电阻率 ,其值随温度上升而减小；在两种导电机制皆重要的中间温度范 围内,粉尘比电阻是表面比电阻和容积比电阻的合成；其值最高；见图（5-11）P148 七、粉尘的粘附性 粉尘颗粒附
22、着在固体表面上,或者颗粒彼此相互附着的现象称为粘附；后者也称自粘；附着强度,即克服附着现象所需要的力垂直作用在粒粒重心上称为 粘附力 ；粉尘的粘附是一种常见的实际现象,既有其有利的一面,也有其有害的一面；颗粒之间的粘附力有三种：分子力、毛细力和静电力；断裂强度表征粉尘自黏性的基本指标,在数值上等于粉尘断裂所需的力除以其断裂的接触面积；依据断裂 强度的大小,将各种粉尘分为四类：不黏性、微黏性、中等黏性和强黏性；见表 5-9；八、粉尘的自燃性和爆炸性 1. 粉尘的自燃性 自燃指粉尘在常温下存放过程中自然发热,此热量经长时间的积存,达到该粉尘的燃点而引起的燃烧现象；粉尘自烟的缘由在于自然发热,并且产
23、热速率超过排热速率,使物系热量不断积存所致；引起粉尘自燃发 热的缘由有：氧化热；分解热；聚合热；发酵热；2. 粉尘的爆炸性 这里所说的爆炸是指可燃物的猛烈氧化作用,在瞬时产生大量的热量和燃烧产物,在空间造成很高的温度 和压力,故称为 化学爆炸 ；可燃物包括 可燃粉尘 、可燃气体 和蒸气 等；引起可燃物爆炸必需具备的 条件有两个 ：一是 由可燃物与空气或氧构成的可燃混合物达到肯定的浓度（上 限和下限）；二是 存在能量足够的火源；可燃混合物中可燃物的浓度,只有在肯定范畴内才能引起爆炸；能够引起可燃混合物爆炸的最低可燃物浓 度,称为 爆炸浓度下限 ；最高可燃物浓度称为 爆炸浓度上限；在可燃物浓度低于
24、爆炸浓度下限或高于爆炸浓度 上限时,均无爆炸危急；由于上限浓度值过大 如糖粉在空气中的爆炸浓度上限为 13.5kgm3,在多数场合下都 达不到,故实际意义不大；此外,有些粉尘与水接触后会引起自燃或爆炸,如镁粉、碳化钙粉等；有些粉尘相互接触或混合后也会引 起爆炸,磷、锌粉与镁粉等；评判净扮装置性能的指标,包括第三节净扮装置的性能处理气体流量 、净化效率 和技术指标 和经济指标 两方面；技术指标主要有压力缺失 等；经济指标主要有设备费、运行费和占地面积等；此外,仍应考虑装置的安装、操作、检修的难易 等因素；本节以净化效率为主来介绍净扮装置技术性能的表示方法；细心整理归纳 精选学习资料 - - -
25、- - - - - - - - - - - - 第 8 页,共 17 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -一、净扮装置技术性能的表示方法 1. 处理气体流量 处理气体流量是代表装置处理气体才能大小的指标,一般以 体积流量 表示；实际运行的净扮装置,由于本 体漏气等缘由,往往装置进口和出口的气体流量不同,因此,用两者的平均值作为处理气体流量的代表：qV,N1qv,1Nqv,2Nm3/ s.543N2式中： qv,1N装置进口气体流量,m 3N/s；qv,2N装置出口气体流量,m 3N/s；净扮装置 漏风率
26、可按下式表示：qv,1Nq v,2N100%.5 44qv,1N2净化效率净化效率 是表示装置净化污染物成效的重要技术指标；对于除尘装置称为除尘效率 ,对于吸取装置称为吸收效率 ,对于吸附装置就称为吸附效率 ；3压力缺失 压力缺失是代表装置能耗大小的技术经济指标,系指装置的进口和出口气流全压之差；净扮装置压力缺失 的大小,不仅取决于装置的种类和结构型式,仍与处理气体流量大小有关；通常压力缺失与装置进口气流的动 压成正比,即：2 p v 1 Pa.5 45 2式中： 净扮装置的压力缺失系数；v 1装置进口气流速率,m/s；气体的密度,kg/m 3；净扮装置的压力缺失,实质上是气流通过装置时所消耗
27、的机械能,它与通风所耗功率成正比,所以总是希 望尽可能小些；二、净化效率的表示方法 1总效率 总效率 系指在向一时间内净扮装置去除的污染物数量与进入装置的污染物数量之比；如上图所示,装置进口的气体流量为qV,1Nm3/s、污染物流量为qm,1g/s、污染物浓度值1Ng/m3；出口相应量为 qV,2Nm3/s、q m,2g/s、2Ng/m3；装置捕集的污染物流量为qm,3g/s,就有：q m,1= q m,2+ qm,3 总净化效率 可表示为：qm,1=1NqV,1N； qm,2=2NqV,2N 第 9 页,共 17 页 q m ,31q m,2.5 46q m ,1q m,1细心整理归纳 精选
28、学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -或者：12Nq V,2N.5 471Nq V,1N如净扮装置本体不漏气,即qv,1N=qv,2N,就式（ 5-47）简化为：4812N.51N2通过率当净化效率很高时,或为了说明污染物的排放率,有睦也采纳通过率P 来表示装置性能：Pq m ,22Nq V,2N1.549q m ,11Nq V,1N3分级除尘效率除尘装置的总效率的高低,往往与粉尘有很大关系；为了表示除尘效率与粉尘粒径的关系,提出分级除尘效率
29、 的概念；（形象地可以懂得粒径越大,除尘效率越高）分级除尘效率 系指除尘装置对某一粒径 dpi 或粒径间隔 dp 内粉尘的除尘效率,简称 分级效率 ；分级效率可以用表格、曲线图或显函数 i=. d pi的形式表现； dpi 代表某一粒径或粒径间隔；假设除尘器进口、出口和捕集的 dpi颗粒质量流量分别为 qm,1i 、 qm,2i 、qm,3i,就该除尘器对 dpi 颗粒的分级效率为：iq m ,3i1q m ,2i.5 50分割粒径 ,一般用q m iq m i与分级效率相对应,一个特别重要的值是i50,与此值相对应的粒径称为除尘器的de 表示；分割粒径de 在争论除尘器性能时常常用到；4分级
30、效率与总除尘效率之间的关系（ 1）由总效率求分级效率：在除尘器试验中,可以测出除尘器进口和出口的粉尘浓度1 和2,即可运算出总除尘效率,为了求出分级效率,仍需同时测出除尘器进口、出口和捕集的粉尘的质量频率g1i、g2i、g3i 中任意两组数据；依据前面质量频率定义式（56）和分级效率定义式（550）有：q m iq m ,1g 1 i,q m,2iq m ,2g2i,q m,3iq m,3g3 iiq m ,3g 3ig 3 i.5 51q m,1 g 1 ig 1 i或者：i1q m,2g 2 i1Pg 2 i.5 52q m,1 g 1 ig 1 i或者：iPg2i/g 3i.553可以课
31、堂推算证明,也可提请同学们课后证明式5-53 ；由式（ 5-51 ）得g 1 ig3 i,代入式（ 5-52）,即可得到式（553）；i（请同学们课后利用上面三个分级除尘效率运算公式重新运算表 误？）5 10 中的数据,看表格中数据有无错（ 2）由分级效率求总除尘效率由由分级效率运算公式（551）g3i=ig1i,假如对等式两端各种粒径间隔细心整理归纳 精选学习资料 第 10 页,共 17 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -求和,由于ig3i1
32、,就有总除尘效率运算公式：ig .554i5多级串联运行时的总净化效率在实际工程中,有时需要把两种或多种不同型式的除尘器串联起来使用,形成两级或多级除尘系统；如多级除尘器中每一级的运行性能是独立的,净化第 i 级粉尘的分组通过率分别为 Pi1,Pi2, ,Pin,或分级效率分别为 i1,i2, , in,就此多级除尘器净化第 i 级粉尘的 总分级通过率 为：PiT=Pi1Pi2 Pin .（556）或 总分级效率 为：iT=1-PiT=1（ 1i1）（ 1i2） （1in）. .（557）如已知各级除尘器的除尘效率为 1,2,n,也可依据式（557）运算出多级除尘系统的 总除尘效率 ：T=1（
33、 11）（12） （1n）. .（5 58）1 2 3 4 第四节 颗粒捕集理论基础除尘过程的机理就是,将含尘气体引入具有一种或几种力作用的除尘器,使颗粒相对其运载气流产生肯定的位移,并从气流中分别出来,最终沉降到捕集表面上；颗粒的粒径大小和种类不同,所受作用力不同,颗粒的动力学行为也不同；颗粒捕集过程所要考虑的作用力有外力、流体阻力和颗粒间的相互作用力；外力一般包括重力、离心力、惯性力、静电力、磁力、热力、泳力等；作用在运动颗粒上的流体阻力,对全部捕集过程来说都是最基本的作用力；颗粒间的相互作用力,在颗粒浓度不很高时可以忽视；下面即对流体阻力及在重力、离心力、静电力、热力和惯性力等作用下颗粒
34、的沉降规律作一简要介绍；一、流体阻力在不行压缩的连续液体中,作稳固运动的颗粒必定受到流体阻力的作用；流体阻力 来自两个方面：由于颗粒具有肯定的外形,运动时必需排开其四周的流体,导致其前面的压力较后面的大,产生所谓的 外形阻力 ；二是由于颗粒与其四周流体之间存在摩擦,导致了所谓的 摩擦阻力 ；流体阻力大小 受颗粒外形、粒径、表面特性、运动速度及流体的种类和性质；阻力的方向总是和速度向量方向相反,其大小可按下式运算：1 2F D C A P u（N） 5-592式中： CD阻力系数,量纲为一；AP颗粒在其运动方向上的投影面积,m 2,对球形颗粒 A P d / 4 ；2流体密度,kg/m3；u颗粒
35、与流体之间的相对运动速度,m/s；阻力系数 CD是颗粒雷诺数的函数,即 CD=.（Rep）d p u式中：Re p；dp颗粒的定性尺寸,m,对于球形颗粒即为其直径；流体的黏度,Pas；细心整理归纳 精选学习资料 第 11 页,共 17 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -上图给出了 CD随 Rep变化曲线,一般可以分成三个区域：当 Rep 1 时,称为 层流区 或 斯托克斯区 ,颗粒运动处于层流状态 ,CD与 Rep近似呈直线关系：24C D .
36、5 60Re p2 d p u对于球形颗粒,将上式（其中 A P d / 4 ,Re p）代入式（ 5-59 ）得到：F =3d u N.5 61此式即斯托克斯（Stokes）阻力定律；当 1Rep500 时,称为 过渡区 ,颗粒运动逐步过渡到湍流状态,多,如伯德公式： C D与 Rep 呈曲线关系, C D的运算式很当 500Rep2 10C =18.5.562CD几乎不随 Rep变化, CD0.44,0.6 Re p5 时,称为 紊流区 或牛顿区 ,颗粒运动处于湍流状态,代入式（ 5-59 ）得流体阻力公式：F D10.44d2u20.0552 2d u .563p42当颗粒粒径小到接近气
37、体分子运动平均自由程 的微粒在气体介质中运动时,它与气体分子碰撞将不会连续发生,有可能与气体分子相对滑动；在这种情形下,微粒在运动中实际受到的阻力就比连续介质考虑的阻力小；为此对上述液体阻力公式进行修正,引入坎宁汉修正系数C,就流体阻力公式为：F =3d u N.564C坎宁汉修正系数按下式运算：式中 Kn克努森数,C1Kn1.2570.400exp1.10.565 第 12 页,共 17 页 KnKn=2 /dp；dp颗粒粒径,m；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - -