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1、严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第四章第四章 颗粒流体力学颗粒流体力学严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4.1.14.1.1、颗粒在重力作用下的沉降、颗粒在重力作用下的沉降 1 1、自由沉降、自由沉降（free set
2、tling)2 2、干扰沉降、干扰沉降(hinderedsettling)自由沉降颗粒在重力沉降过程中不受周围颗粒和器壁自由沉降颗粒在重力沉降过程中不受周围颗粒和器壁的影响的影响(固体浓度很低），称为固体浓度很低），称为自由沉降。自由沉降。固体颗粒在重力沉降过程中，因颗粒之间的相互影响而固体颗粒在重力沉降过程中，因颗粒之间的相互影响而使颗粒不能正常沉降的过程称为使颗粒不能正常沉降的过程称为干扰沉降干扰沉降(固体浓度高）固体浓度高）4.1.颗粒在流体中的沉降现象颗粒在流体中的沉降现象严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严
3、格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4.1.2颗粒在流体中的运动方程颗粒在流体中的运动方程一一.颗粒在流体中受阻力颗粒在流体中受阻力R：牛顿阻力定律颗粒雷诺数颗粒雷诺数Rep在雷诺数较小（层流）下，作用于球形颗粒的粘性阻力在雷诺数较小（层流）下，作用于球形颗粒的粘性阻力R斯托克斯阻力定律斯托克斯阻力定律阻力系数阻力系数严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违
4、纪行为或突发事件。颗粒在静止流体中沉降时，颗粒受到的作用力有颗粒在静止流体中沉降时，颗粒受到的作用力有重力、重力、浮力和阻力。浮力和阻力。二二.颗粒在静止流体中沉降时的受力状态颗粒在静止流体中沉降时的受力状态 当合力为零时，颗粒相对于流体的运动速度当合力为零时，颗粒相对于流体的运动速度u=ut，ut称为沉降速度，又称为称为沉降速度，又称为“终端速度终端速度”。重力重力Fg浮力浮力Fb阻力阻力R严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类
5、违纪行为或突发事件。重力重力Fg浮力浮力Fb阻力阻力Fd四四.颗粒在重力作用下沉降时的运动方程颗粒在重力作用下沉降时的运动方程颗粒密度颗粒密度流体密度流体密度（式（式4-1）严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。当颗粒达到等速沉降时，当颗粒达到等速沉降时，du/dt=0当颗粒为光滑球形时，上式可写为当颗粒为光滑球形时，上式可写为严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并
6、处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。此式说明了当阻力系数为定值时，沉降速度仅取决于此式说明了当阻力系数为定值时，沉降速度仅取决于颗粒的直径颗粒的直径dp、颗粒与流体的密度、颗粒与流体的密度、。在一定的。在一定的颗粒流体系统中，颗粒流体系统中，、及及C为定值，则不同大小颗为定值，则不同大小颗粒具有不同的沉降速度。粒具有不同的沉降速度。上式的意义：上式的意义：在工业中的应用：在工业中的应用：1 1、同一种物料的不同大小颗粒进行分级，如生产中的沉、同一种物料的不同大小颗粒进行分级，如生产中的沉降室
7、、沉降池，水力分级机等。降室、沉降池，水力分级机等。2 2、基本具有同一粒径的不同物料颗粒，在同一流体中因、基本具有同一粒径的不同物料颗粒，在同一流体中因颗粒密度不同，则不同的物料具有不同的沉降速度。颗粒密度不同，则不同的物料具有不同的沉降速度。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。=f(Ret)=f()4.1.5阻力系数阻力系数C和雷诺数和雷诺数C C是颗粒沉降时的阻力系数。并且是颗粒沉降时的阻力系数。并且C
8、 C是颗粒对流体作相对运动的雷诺是颗粒对流体作相对运动的雷诺数数Ret的函数（利用因次分析方法的函数（利用因次分析方法）C(1)Rep 1时时,属层流区属层流区.流体能一层层地平缓绕过颗粒流体能一层层地平缓绕过颗粒,在后面合拢在后面合拢,流线不致受到破坏流线不致受到破坏,层次分明层次分明,呈层流状态呈层流状态.这时颗粒在流体中运动这时颗粒在流体中运动的的阻力阻力,主要是各层流体以及流体与颗粒之间相互滑动时的黏性阻主要是各层流体以及流体与颗粒之间相互滑动时的黏性阻力力.而阻力而阻力斯托克斯斯托克斯(Stokes)公式公式大致上大致上1mdp100m严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关
9、规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(2)1 Rep 1000时为过渡流区时为过渡流区.当当Rep值较值较大大时时,由于由于惯惯性关系性关系,紧紧靠靠颗颗粒尾部粒尾部边边界界发发生分离生分离,流体脱离了流体脱离了颗颗粒的尾部粒的尾部,在后面造成在后面造成负压负压区区,吸入流体而吸入流体而产产生旋生旋涡涡,引起了引起了动动能能损损失失,呈呈过渡流状态过渡流状态.这时颗这时颗粒在流体中运动的阻力就包括颗粒侧边各层流体相互滑动时的粒在流体中运动的阻力就包括颗粒侧
10、边各层流体相互滑动时的黏性摩擦力和颗粒尾部动能损失所引起的惯性阻力黏性摩擦力和颗粒尾部动能损失所引起的惯性阻力,它们的大小它们的大小按不同的规律变化着。按不同的规律变化着。大致上大致上100mdp1000m严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4.2颗粒的离心沉降运动颗粒的离心沉降运动指在无限大做圆周运动的液体中，颗粒不受干扰的离心运指在无限大做圆周运动的液体中，颗粒不受干扰的离心运动。颗粒沿圆周运动半径方向的
11、沉降运动。动。颗粒沿圆周运动半径方向的沉降运动。设在半径设在半径r处流体的圆周方向切向处流体的圆周方向切向速度为速度为则处在该半径上的球形则处在该半径上的球形颗粒所受到的剩余惯性离心力为：颗粒所受到的剩余惯性离心力为：式中：式中：为颗粒的剩余重力为颗粒的剩余重力严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。由于剩余惯性离心力作用，颗粒与流体有相对运动，就产生了反向由于剩余惯性离心力作用，颗粒与流体有相对运动，就产生了反
12、向的流体阻力的流体阻力R。因而，颗粒在径向的运动方程式为。因而，颗粒在径向的运动方程式为式中：式中：为颗粒的质量；为颗粒的质量；为颗粒在半径方向上的加速度；为颗粒在半径方向上的加速度；R为径向上的流体阻力。为径向上的流体阻力。将将R及及值代入上式（值代入上式（3.26），得），得严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。在离心力场的作用下，颗粒运动的加速度在离心力场的作用下，颗粒运动的加速度随着颗粒随着颗粒所在位置
13、的半径所在位置的半径r而异。不过，在工业用的设备中，上而异。不过，在工业用的设备中，上式的式的项比起其余两项要小得多，故可以认为项比起其余两项要小得多，故可以认为.于是颗粒在径向上的沉降速度于是颗粒在径向上的沉降速度就是在惯性离心力作用下颗粒沿径向的沉降速度。应该注意的是这个就是在惯性离心力作用下颗粒沿径向的沉降速度。应该注意的是这个速度并不是颗粒运动的绝对速度，而是它的径向分量。当流体带着颗粒速度并不是颗粒运动的绝对速度，而是它的径向分量。当流体带着颗粒旋转时，颗粒在惯性离心力作用下沿着切线方向通过运动中的流体甩出，旋转时，颗粒在惯性离心力作用下沿着切线方向通过运动中的流体甩出，逐渐离开旋转
14、中心。因此，逐渐离开旋转中心。因此，颗粒在旋转流体中的运动，实际上是沿着半颗粒在旋转流体中的运动，实际上是沿着半径逐渐增大的螺旋形轨道前进的。径逐渐增大的螺旋形轨道前进的。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。比较式比较式和和可知，在左式中以离心加速度可知，在左式中以离心加速度代替了右式中重力加速度代替了右式中重力加速度g，颗粒所受，颗粒所受的重力是一定值，然而工业上可以通过各种方法使颗粒的离心加速度远的重力是
15、一定值，然而工业上可以通过各种方法使颗粒的离心加速度远远超过重力加速度，使得颗粒的沉降速度比在重力场作用下的沉降速度远超过重力加速度，使得颗粒的沉降速度比在重力场作用下的沉降速度大很多。因此，可以大很多。因此，可以利用惯性离心力来加快颗粒的沉降及分离比较小的利用惯性离心力来加快颗粒的沉降及分离比较小的颗粒颗粒，而且设备的体积也可以缩小。，而且设备的体积也可以缩小。离心沉降速度与重力沉降速度之比为离心沉降速度与重力沉降速度之比为比值比值K称为离析因素，它等于惯性离心力与重力之比。称为离析因素，它等于惯性离心力与重力之比。K值大小与旋转值大小与旋转半径成反比，与切线速度的二次方成正比。半径成反比，
16、与切线速度的二次方成正比。减少旋转半径，增加切线速减少旋转半径，增加切线速度，都可使度，都可使K值增大。值增大。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4.2颗粒沉降速度计算：颗粒沉降速度计算：1.层流区层流区2.过渡区过渡区3.湍流区湍流区4.2.1球形颗粒的自由沉降速度计算公式：球形颗粒的自由沉降速度计算公式：严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为
17、或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。球形颗粒的阻力系数与颗粒雷球形颗粒的阻力系数与颗粒雷诺诺数关系曲线数关系曲线 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4.2.2球形颗粒的离心沉降速度球形颗粒的离心沉降速度层流状态下的离心沉降速度层流状态下的离心沉降速度严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、
18、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4.3.3沉降速度的计算（实际计算）沉降速度的计算（实际计算）一一.分式计算法分式计算法利用前述的层流区、过渡区、湍流区沉降速度公式计利用前述的层流区、过渡区、湍流区沉降速度公式计算时，应首先知道沉降属于哪一区域。区域决定于雷算时，应首先知道沉降属于哪一区域。区域决定于雷诺数。而雷诺数中又包含了所求的未知数诺数。而雷诺数中又包含了所求的未知数u，给计算带给计算带来了困难，常用下列方法解决：来了困难，常用下列方法解决：1.试差法（尝试法）试差法（
19、尝试法）计计算算步步骤骤为为：先先假假设设沉沉降降属属于于某某一一区区域域，按按此此区区内内的的公公式式求求出出um，再再核核算算Rep以以校校验验最最初初的的假假设设是是否否正正确确，如不正确，需重新试算。如不正确，需重新试算。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.区间判别法区间判别法将层流区、过渡区、湍流区间临界雷诺数将层流区、过渡区、湍流区间临界雷诺数，分别与层流区沉降速度公式和湍分别与层流区沉降速度
20、公式和湍流区沉降速度公式联立消去流区沉降速度公式联立消去u，可得区间临界直可得区间临界直D。层流区最大粒径层流区最大粒径湍流区最小粒径湍流区最小粒径流动在层流区，流动在层流区，u按层流公式计算按层流公式计算流动在湍流区，流动在湍流区，u按湍流公式计算按湍流公式计算介于两者之间的为过渡区。介于两者之间的为过渡区。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二二.公式计算再用图线修正公式计算再用图线修正用理论公式计算遇到
21、的问题是用理论公式计算遇到的问题是判断究竟应用哪一区的公判断究竟应用哪一区的公式比较困难，同时在接近区间临界雷诺数时公式本身误式比较困难，同时在接近区间临界雷诺数时公式本身误差也较大。差也较大。较简单的方法是先用层流公式计算后，再用图线修正。较简单的方法是先用层流公式计算后，再用图线修正。具体计算方法具体计算方法：（1）先假设沉降是属于层流）先假设沉降是属于层流区，计算出沉降速度区，计算出沉降速度（2）由）由，Dp等有关参数计算等有关参数计算(3)查图求得校正系数查图求得校正系数K（4）由）由K值计算最后的沉降速度值计算最后的沉降速度um严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度
22、。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4.3.3颗粒沉降速度的修正颗粒沉降速度的修正1.颗粒尺寸的影响颗粒尺寸的影响当颗粒在气体中沉降的距离接近于分子平均自由行程时当颗粒在气体中沉降的距离接近于分子平均自由行程时,颗粒的沉颗粒的沉降速度降速度umc比用比用Stokes公式计算值大公式计算值大,Cunningham提出如下表达式提出如下表达式:通常通常,在温度在温度20C,一个大气压的空气中一个大气压的空气中,=0.9,取取=0.1mm ,当当dp=10,1,0.1m
23、m时时,式中式中液体液体与流体性质有关与流体性质有关的常数，的常数，液体液体=1.63气体气体=0.9为为分子平均自由行程分子平均自由行程严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.颗粒形状修正颗粒形状修正1）.Wadell球形度修正球形度修正Wadell用用球球形形度度作作参参数数，整整理理得得出出Re与与C的的关关系系反反映映形形状状对沉降速度影响的球形度用下式定义，即对沉降速度影响的球形度用下式定义，即在计
24、算在计算Re时，时，Dp采用等体积球当量径采用等体积球当量径dv进行计算进行计算同一性质的固体颗粒，非球形颗粒的沉降阻力比球形颗同一性质的固体颗粒，非球形颗粒的沉降阻力比球形颗粒的大的多，因此其沉降速度较球形颗粒的要小一些粒的大的多，因此其沉降速度较球形颗粒的要小一些。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。C（阻）（阻）C严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各
25、类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2）Pettyjohn修正修正Pettyjohn提提出出了了适适用用于于立立方方体体、正正方方体体、正正八八面面体体之之类类均均整整颗颗粒粒的的沉沉降降速速度度公公式式。如如以以表表示示Stokes沉沉降降速度，速度，为修正后的沉降速度，为修正后的沉降速度，令令K=/为修正系数，则在层流区为修正系数，则在层流区Re0.05时，有时，有210Re2105（湍流区）（湍流区）DpDp值应采用等体值应采用等体积球当量径积球当量径DvDv 严格执行突发事件上报制度、校外
26、活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3.壁效应修正壁效应修正1 1）容器直径的影响）容器直径的影响 与容器直径相比，球径较大者，因受器壁影响，下落与容器直径相比，球径较大者，因受器壁影响，下落速度将变慢。速度将变慢。(1).Francis壁效应修正式壁效应修正式：式式中，中，为为Stokes式的沉降末速度式的沉降末速度。该式适用于该式适用于StokesStokes区的颗粒沉降区的颗粒沉降 当容器较小时，容器的壁面和底面均能增加颗粒沉当容器
27、较小时，容器的壁面和底面均能增加颗粒沉降时的阻力，使颗粒的实际沉降速度较自由沉降速度低降时的阻力，使颗粒的实际沉降速度较自由沉降速度低严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(2).Munroe壁效应修正式：壁效应修正式：对于对于Newton区区1.5严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章
28、制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4.浓度修正浓度修正如如果果悬悬浊浊液液的的浓浓度度小小，相相邻邻颗颗粒粒间间的的距距离离比比颗颗粒粒直直径径大大得得多多，颗颗粒粒之之间间相相互互干干扰扰就就可可以以忽忽略略不不计计。这这种种沉沉降称为降称为自由沉降自由沉降。然而，颗粒浓度增大时，就要改变悬浊液内的条件。然而，颗粒浓度增大时，就要改变悬浊液内的条件。特别是被沉降颗粒所置换的流体向上流动的影响就要特别是被沉降颗粒所置换的流体向上流动的影响就要增大，这种沉降称为增大，这种沉降称为干扰沉降。干扰沉降。如如工工业业上上应应用用的的增增稠稠器器沉沉降降浓浓缩缩等等就就可可遇遇
29、到到这这种种干干扰扰沉沉降降。当当大大颗颗粒粒和和小小颗颗粒粒同同时时沉沉降降时时，小小颗颗粒粒将将随随同同大颗粒一起沉降，大颗粒一起沉降，亦属干扰沉降。亦属干扰沉降。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。Robinson对干扰沉降的对干扰沉降的Stokes公式作了如下修正：公式作了如下修正：常数常数悬浊液的密度悬浊液的密度悬浊液的粘性系数悬浊液的粘性系数 虽然可实测，但也可近似地用下面所给出的爱因斯虽然可实测
30、，但也可近似地用下面所给出的爱因斯坦（坦（Einstein）公式计算：公式计算：式中式中决定于颗粒形状的常数，对于球，决定于颗粒形状的常数，对于球，悬浊液的颗粒体积浓度。悬浊液的颗粒体积浓度。0.02时时严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。当当 0.02时，时，Vand公式：公式：式中式中 为常数，对于球为常数，对于球严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类
31、违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。学生回答学生回答 不同流体或同一流体在不同温度下沉降速度不同流体或同一流体在不同温度下沉降速度的关系。的关系。思考题思考题 同一大小的固体微粒从不同高度落下，问它们的沉同一大小的固体微粒从不同高度落下，问它们的沉降速度是否相等？降速度是否相等？结论：沉降速度与高度无关，与颗粒大小及流体性质有关。结论：沉降速度与高度无关，与颗粒大小及流体性质有关。一般液体粘度大于气体粘度，故液体沉降速度小于气体一般液体粘度大于气体粘度，故液体沉降速度小于气体的。的。严格执行突发事件
32、上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。例例4-1拟采用降尘室回收常压炉气中所含的固体颗粒，降拟采用降尘室回收常压炉气中所含的固体颗粒，降尘室底面积为尘室底面积为10m2，宽和高均为宽和高均为2m，炉气处理量为炉气处理量为4m3/s。操作条件下气体密度为操作条件下气体密度为0.75kg/m3，粘度粘度2.610-5Pas,固体密固体密度为度为3000kg/m3。求求(1)理论上能完全捕集下来的最小粒径；理论上能完全捕集下来的最小
33、粒径；(2)粒径为粒径为40m颗粒的回收百分率颗粒的回收百分率；(3)若完全回收直径为若完全回收直径为15m的尘粒，对降尘室应作如何改进的尘粒，对降尘室应作如何改进?解：解：(1)能完全分离出的最小颗粒的沉降速度能完全分离出的最小颗粒的沉降速度ut=qv/bl=4/10=0.4m/s设沉降属于层流区，故能除去最小颗粒直径为设沉降属于层流区，故能除去最小颗粒直径为：校核校核Re=dput/=8010-60.40.75/2.610-5=0.9231故假设正确故假设正确严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报
34、制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(2)直直径径为为40m的的颗颗粒粒必必在在层层流流区区沉沉降降，其其沉沉降降速速度度ut：因气体通过降尘室的时间为：因气体通过降尘室的时间为：=lbH/qv=102/4=5s故故 理理 论论 上上 直直 径径 40m的的 颗颗 粒粒 在在 此此 时时 间间 内内 沉沉 降降 高高 度度H=ut=0.10065=0.503m设设降降尘尘室室入入口口炉炉气气均均布布，在在降降尘尘室室入入口口端端处处于于顶顶部部及及其其附附近近的的dp=40m的的尘尘粒粒，因因其其ut0.4m/s，它它们们随随气气体体到到
35、达达出出口口时时还还没没有有沉沉到到底底而而随随气气体体带带出出，而而入入口口端端处处于于距距室室底底0.503m以下的以下的40m的尘粒均能除去，所以的尘粒均能除去，所以40m尘粒的除尘效率：尘粒的除尘效率：=H/H=0.503/2=25.15%严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(3)要要完完全全回回收收直直径径为为15m的的颗颗粒粒，则则可可在在降降尘尘室室内内设设置置水水平平隔隔板板，使使之之变变为为
36、多多层层降降尘尘室室。降降尘尘室室内内隔隔板板层层数数n及及板板间距间距h的计算为：的计算为：取取n=28,则隔板间距则隔板间距h=H/(n+1)=2/29=0.069m因而在原降尘室内设置因而在原降尘室内设置28层隔板理论上可全部回收直径为层隔板理论上可全部回收直径为15m的颗粒。的颗粒。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。例4.2求下列固体颗粒在求下列固体颗粒在30常压空气中的自由沉降速度。已知固体常压空
37、气中的自由沉降速度。已知固体颗粒的密度为颗粒的密度为3670kg/m3。直径为直径为30m的球形颗粒；的球形颗粒；直径为直径为0.5m的球形颗粒。的球形颗粒。解：解：30常压空气的物性为：密度常压空气的物性为：密度=1.165kg/m3，粘度粘度=1.8610-5Pas。利用试差法：利用试差法：设设30m颗粒的沉降处于层流区，由于颗粒的沉降处于层流区，由于s，则根据式则根据式（3.4.4）有：）有：校验校验Rep：与原假设相符，故计算结果正确。与原假设相符，故计算结果正确。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突
38、发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。利用判据法：利用判据法：可知沉降处于过渡区，就按式（可知沉降处于过渡区，就按式（3.4.5b）计算沉降速度：计算沉降速度：由式（由式（3.4.7）得：）得：严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。例例4-3试计算直径为试计算直径为30m的球形石英颗粒（其密度为的球形石英颗粒（其密度为2650kg/m3），），在在
39、20水中和水中和20常压空气中的自由沉降速度。常压空气中的自由沉降速度。解：已知解：已知d d=30=30m m、s s=2650kg/m=2650kg/m3 3（1 1）2020水的水的=1.01=1.011010-3-3PaPas s =998kg/m=998kg/m3 3设沉降在滞流区，根据式（设沉降在滞流区，根据式（2-15）校核流型校核流型假设成立，假设成立，u ut t=8.02=8.021010-4-4m/sm/s为所求为所求严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等
40、相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。（2 2）2020常压空气常压空气 =1.21kg/m=1.21kg/m3 3 =1.81=1.811010-5-5PaPas s设沉降在层流区设沉降在层流区校核流型校核流型：假设成立，假设成立，u ut t=7.18=7.181010-2-2m/sm/s为所求。为所求。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1在在150mm的的垂垂直直管管道道
41、中中气气力力输输送送粉粉磨磨产产品品（细细度度80m方方孔孔筛筛筛筛余余10%）。已已知知风风量量1m3/min，空空气气粘粘度度1610-6pa.sec，密密度度为为1Kg/m3；物物料料密密度度3000Kg/m3。其其粒粒子子为为球球形形颗颗粒粒。试试求求：（1）可可被被上上升升气气流流带带走走的的颗颗粒粒直直径径；（2）停停留留在在气气流流中中悬悬浮浮不不动动的的颗颗粒粒直直径径；（3）能能够够在在此此上上升升气气流流中中沉沉降降下下来来的的颗颗粒粒直直径径；（4）沉沉降降下下来来颗颗粒粒的的百百分分含含量量。(设设输输送送情情况况中中，气气固固两两相相流流动动状状态态Rep1.0，又又
42、粉粉磨磨产品粒度分布符合产品粒度分布符合RRB分布，分布，n=1.00)解解:当当u0=u时颗粒悬浮不动时颗粒悬浮不动,所以所以严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。96微微米米的的颗颗粒粒悬悬浮浮不不动动，小小于于96微微米米的的被被带带走走，大大于于96微米沉降。微米沉降。(4)严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上
43、报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2.2.今测得某物料经试验磨机粉磨后，其产品中小于今测得某物料经试验磨机粉磨后，其产品中小于5050mm的颗粒含量为的颗粒含量为69697%7%，并已知该粉磨产品符合，并已知该粉磨产品符合RRBRRB分布，分布，均匀性系数为均匀性系数为0.80.8，试求产品中介于，试求产品中介于20-2520-25mm颗粒量百分颗粒量百分数为多少？数为多少？严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规
44、章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4.3.4等降颗粒等降颗粒沉降速度与颗粒大小及密度有关。应用这一关沉降速度与颗粒大小及密度有关。应用这一关系，可系，可将同一种物料按尺寸大小不同进行分级将同一种物料按尺寸大小不同进行分级（如工业生产中应用的沉降池、降尘室、分级（如工业生产中应用的沉降池、降尘室、分级机）；或机）；或将同一粒径的不同物料按密度不同进将同一粒径的不同物料按密度不同进行分选行分选，以使固体颗粒中的有用物质同有害物，以使固体颗粒中的有用物质同有害物质或惰性物质分离。质或惰性物质分离。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止
45、、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。但是也会有这样的情况发生：但是也会有这样的情况发生：对于一批粒径范围较广对于一批粒径范围较广的不同物料，尺寸大但密度小的颗粒会和尺寸小而密的不同物料，尺寸大但密度小的颗粒会和尺寸小而密度大的颗粒有着同样的沉降速度，度大的颗粒有着同样的沉降速度，这样就会影响分级这样就会影响分级或分选作业的精确度。或分选作业的精确度。只有当密度相同的颗粒混合物只有当密度相同的颗粒混合物进行离析时，才能将其准确地按粒径大小分成各个级进行离析时，才能将其准确地按粒径大小分
46、成各个级别；或只有当尺寸相同的颗粒混合物进行离析时，才别；或只有当尺寸相同的颗粒混合物进行离析时，才能将其准确地按密度大小进行分离能将其准确地按密度大小进行分离。因此，对于流体。因此，对于流体动力动力分级设备分级设备，则应创造这样的条件，使密度的影响，则应创造这样的条件，使密度的影响极小；而对于流体动力极小；而对于流体动力分选设备分选设备，则应进行筛分控制，则应进行筛分控制，使粒径的影响极小。使粒径的影响极小。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制
47、止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。等降颗粒：在流体内以同一沉降速度沉降的不同密度的等降颗粒：在流体内以同一沉降速度沉降的不同密度的颗粒称为等降颗粒颗粒称为等降颗粒等降颗粒中密度小（pa）的颗粒直径dpa与密度大的（pb）的颗粒直径dpb之比称为等降系数（K）。等降系数值恒大于1。因为因为故等降系数故等降系数严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。当颗粒在湍流范围内沉降时，当颗粒在湍流范围内沉降时，则，则当颗粒
48、在层流范围内沉降时，当颗粒在层流范围内沉降时，则，则在一般情况下在一般情况下式中：为指数，式中：为指数，n n1。所以等降系数并不是常数。所以等降系数并不是常数。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。通常，采用下面公式计算等降颗粒直径通常，采用下面公式计算等降颗粒直径可以看出，当流体密度与较轻的颗粒的密度相等时，等降可以看出，当流体密度与较轻的颗粒的密度相等时，等降系数为无穷大。此时，无论尺寸多大，密度较小的颗
49、粒均系数为无穷大。此时，无论尺寸多大，密度较小的颗粒均不能与较大颗粒有着同一沉降速度，这样就能使任何粒度不能与较大颗粒有着同一沉降速度，这样就能使任何粒度范围内的颗粒都能按密度的不同进行分选。因此，范围内的颗粒都能按密度的不同进行分选。因此，分选操分选操作应该在重悬浮介质中进行离析，而分级操作则减少密度作应该在重悬浮介质中进行离析，而分级操作则减少密度的影响，宜用密度较小的悬浮介质进行离析。的影响，宜用密度较小的悬浮介质进行离析。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制
50、度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3.在在150mm的垂直管道中气力输送粉磨产品（细度的垂直管道中气力输送粉磨产品（细度80m方孔筛筛方孔筛筛余余10%）。已知风量）。已知风量1m3/min，空气粘度，空气粘度1610-6pa.s，密度为，密度为1kg/m3；物料密度；物料密度3000kg/m3。其粒子卡门形状系数。其粒子卡门形状系数c=1.0。试。试求：（求：（1）可被上升气流带走的颗粒直径；（）可被上升气流带走的颗粒直径；（2）停留在气流中悬）停留在气流中悬浮不动的颗粒直径；（浮不动的颗粒直径；（3）能够在此上升气流中沉降下来的颗粒直）能够在此上升气流中沉降下来的颗