3.2重力沉降3.2.1重力沉降速度（ut

）3.2.2沉降設備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：就是在重力場中實現的機械分離。3.2.1重力沉降速度（ut

）一、自由沉降：

球形顆粒在重力場中不受外力和自身干擾，這樣的沉降叫自由沉降。3.2重力沉降重力沉降：就是在重力場中實現的機械分離。2二、球形顆粒自由沉降過程的分析：重力Fg浮力Fb阻力Fd

將表面光滑的剛性球形顆粒置于靜止的流體介質中，如果顆粒的密度大于流體的密度，則顆粒將在流體中降落。此時，顆粒受到三個力的作用，即重力、浮力和阻力。二、球形顆粒自由沉降過程的分析：重力Fg浮力Fb阻力F3

對于一定的流體和顆粒，重力與浮力是恒定的，而阻力卻隨顆粒的降落速度而變。

如圖所示，重力向下，浮力向上，阻力與顆粒運動的方向相反即向上。直徑為d的球形顆粒受到的重力為：

其中：ρs

為顆粒密度。

（3—1）對于一定的流體和顆粒，重力與浮力是恒定的，而阻4當流體處于重力場中，顆粒受到的浮力等于：其中：ρ為流體密度。

直徑為d的球形顆粒受到的阻力為：

（3—2）（3—3）當流體處于重力場中，顆粒受到的浮力等于：其中：ρ為流體密度。5式中：

u——顆粒的相對于流體的沉降速度，m/s；

A——顆粒在垂直于其運動方向上的水平面上是投影面積，m2。ζ——阻力系數，無因次；（3—4）式中：u——顆粒的相對于流體的沉降速度，m/s；A——6

根據牛頓第二定律，

上面三個力合力應等于顆粒的質量與運動加速度之積：或

式中：m——顆粒的質量，kg；——加速度，m/s2；t——時間，s；（3—5）（3—6）根據牛頓第二定律，上面三個力合力應等于顆粒7粒子在靜止流體中運動過程：1）加速段：

粒子開始運動的瞬間u=0，阻力Fd=0，加速度最大；此階段短暫，計算時可忽略。粒子在靜止流體中運動過程：1）加速段：粒子82）等速段：

粒子開始運動，u=0→u=ut（最大值），此時阻力、浮力與重力達到平衡，即合力為零；加速度a=0，此時顆粒開始作勻速運動；

勻速運動的速度ut叫重力沉降速度，也叫終端速度。2）等速段：粒子開始運動，u=0→u9根據以上分析有：則

ζ——

阻力系數，無因次；式中：ut

——顆粒的自由沉降速度，m/s；（3—7）根據以上分析有：則ζ——阻力系數，無因次；式中：ut10三、不同Ret

下的ut

式

用式（3—7）計算ut時，首先要確定阻力系數ζ值。通過量綱分析可知，

ζ是顆粒與流體相對運動時雷諾準數Ret的函數。

層流

過渡

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、討論：1、ξ=f

（顆粒形狀，Ret）

管件局部阻力系數同管件大小沒有關系，僅是流體流徑截面積形狀函數；2、式中：de

——顆粒當量直徑，m；Vp

——非球形顆粒實際體積m3；四、討論：1、ξ=f（顆粒形狀，Ret）12ρ——

連續(xù)相密度，kg/m3；μ——連續(xù)相粘度，Pa·s；3、球形度φsa：φs=1是球形；b：φs＜1非球形，越小與球差異越大；ρ——連續(xù)相密度，kg/m3；μ——連續(xù)相粘度，Pa·s；134、層流時：

——斯托克斯公式

uta：連續(xù)相粘度μ↑ut↓；b：顆粒直徑盡量小，用均質磨能作到ut↓；c：顆粒密度與連續(xù)相密度差盡量小，ut↓；（3—8）4、層流時：——斯托克斯公式uta：連續(xù)相粘度μ↑u143.2.2沉降設備一、降塵室：

藉重力沉降從空氣中分離出塵粒的設備稱為降塵室。

二、設計原則：（把顆粒留下）水平通過時間3.2.2沉降設備一、降塵室：藉重力沉降從空氣1532重力沉降解析課件16θ≥θt能把顆粒留下，是設計原則u——

氣體在降塵室內的水平通過速度，m/s；Vs——

降塵室的生產能力即含塵氣體通過降塵室體積流量，m3/s；沉降時間θ≥θt能把顆粒留下，是設計原則u——氣體在降塵室內的水平17（3—9）表明：

降塵室的生產能力Vs僅取決于降塵室面積和沉降速度，與沉降高度無關（3—9）End（3—9）表明：降塵室的生產能力Vs僅取決于降1832重力沉降解析課件19utut2032重力沉降解析課件2132重力沉降解析課件2232重力沉降解析課件2332重力沉降解析課件2432重力沉降解析課件2532重力沉降解析課件2632重力沉降解析課件2732重力沉降解析課件283.2重力沉降3.2.1重力沉降速度（ut

）3.2.2沉降設備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：就是在重力場中實現的機械分離。3.2.1重力沉降速度（ut

）一、自由沉降：

球形顆粒在重力場中不受外力和自身干擾，這樣的沉降叫自由沉降。3.2重力沉降重力沉降：就是在重力場中實現的機械分離。30二、球形顆粒自由沉降過程的分析：重力Fg浮力Fb阻力Fd

將表面光滑的剛性球形顆粒置于靜止的流體介質中，如果顆粒的密度大于流體的密度，則顆粒將在流體中降落。此時，顆粒受到三個力的作用，即重力、浮力和阻力。二、球形顆粒自由沉降過程的分析：重力Fg浮力Fb阻力F31

對于一定的流體和顆粒，重力與浮力是恒定的，而阻力卻隨顆粒的降落速度而變。

如圖所示，重力向下，浮力向上，阻力與顆粒運動的方向相反即向上。直徑為d的球形顆粒受到的重力為：

其中：ρs

為顆粒密度。

（3—1）對于一定的流體和顆粒，重力與浮力是恒定的，而阻32當流體處于重力場中，顆粒受到的浮力等于：其中：ρ為流體密度。

直徑為d的球形顆粒受到的阻力為：

（3—2）（3—3）當流體處于重力場中，顆粒受到的浮力等于：其中：ρ為流體密度。33式中：

u——顆粒的相對于流體的沉降速度，m/s；

A——顆粒在垂直于其運動方向上的水平面上是投影面積，m2。ζ——阻力系數，無因次；（3—4）式中：u——顆粒的相對于流體的沉降速度，m/s；A——34

根據牛頓第二定律，

上面三個力合力應等于顆粒的質量與運動加速度之積：或

式中：m——顆粒的質量，kg；——加速度，m/s2；t——時間，s；（3—5）（3—6）根據牛頓第二定律，上面三個力合力應等于顆粒35粒子在靜止流體中運動過程：1）加速段：

粒子開始運動的瞬間u=0，阻力Fd=0，加速度最大；此階段短暫，計算時可忽略。粒子在靜止流體中運動過程：1）加速段：粒子362）等速段：

粒子開始運動，u=0→u=ut（最大值），此時阻力、浮力與重力達到平衡，即合力為零；加速度a=0，此時顆粒開始作勻速運動；

勻速運動的速度ut叫重力沉降速度，也叫終端速度。2）等速段：粒子開始運動，u=0→u37根據以上分析有：則

ζ——

阻力系數，無因次；式中：ut

——顆粒的自由沉降速度，m/s；（3—7）根據以上分析有：則ζ——阻力系數，無因次；式中：ut38三、不同Ret

下的ut

式

用式（3—7）計算ut時，首先要確定阻力系數ζ值。通過量綱分析可知，

ζ是顆粒與流體相對運動時雷諾準數Ret的函數。

層流

過渡

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、討論：1、ξ=f

（顆粒形狀，Ret）

管件局部阻力系數同管件大小沒有關系，僅是流體流徑截面積形狀函數；2、式中：de

——顆粒當量直徑，m；Vp

——非球形顆粒實際體積m3；四、討論：1、ξ=f（顆粒形狀，Ret）40ρ——

連續(xù)相密度，kg/m3；μ——連續(xù)相粘度，Pa·s；3、球形度φsa：φs=1是球形；b：φs＜1非球形，越小與球差異越大；ρ——連續(xù)相密度，kg/m3；μ——連續(xù)相粘度，Pa·s；414、層流時：

——斯托克斯公式

uta：連續(xù)相粘度μ↑ut↓；b：顆粒直徑盡量小，用均質磨能作到ut↓；c：顆粒密度與連續(xù)相密度差盡量小，ut↓；（3—8）4、層流時：——斯托克斯公式uta：連續(xù)相粘度μ↑u423.2.2沉降設備一、降塵室：

藉重力沉降從空氣中分離出塵粒的設備稱為降塵室。

二、設計原則：（把顆粒留下）水平通過時間3.2.2沉降設備一、降塵室：藉重力沉降從空氣4332重力沉降解析課件44θ≥θt能把顆粒留下，是設計原則u——

氣體在降塵室內的水平通過速度，m/s；Vs——

降塵室的生產能力即含塵氣體通過降塵室體積流量，m3/s；沉降時間θ≥θt能把顆粒留下，是設計原