du0
原假设滞流区正确，求得的沉降速度有效。 2） 20℃的空气中的沉降速度 20℃空气：ρ=⒈205 kg/m3，μ=⒈81×10-5 Pa.s
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5、分级沉降
含有两种直径不同或密度不同的混合物，也可用沉降方 法加以分离。
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如图所示：
为一双锥分级器，利
用它可将密度不同或
，自由沉降的公式不再适用。
2）器壁效应 当器壁尺寸远远大于颗粒尺寸时，（例如在100倍以上） 容器效应可忽略，否则需加以考虑。
u0 u0 d 1 2.1 D
'
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3）颗粒形状的影响 S 球形度 s Sp
对于球形颗粒， φs=1，颗粒形状与球形的差异愈大，球形 度φs值愈低。 对于非球形颗粒，雷诺准数Re0中的直径要用当量直径de代
尺寸不同的粒子混合 物分开。混合粒子由 上部加入，水经可调 锥与外壁的环形间隙 向上流过。沉降速度大于水在环隙处上升流速的颗粒进 入底流，而沉降速度小于该流速的颗粒则被溢流带出。
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二、降尘室
1、降尘室的结构 2、降尘室的生产能力
降尘室的生产能力是指降尘室所处理的含尘气体的体积流 量，用Vs表示，m3/s。 降尘室内的颗粒运动 以速度u 随气体流动
附录查得，20℃时水的密度为998.2kg/m3,μ=1.005×10-3Pa.s
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u0
95 10 3000 998.2 9.81
6 2
18 1.005 103
9.797 10 3 m / s
核算流型
6 3 95 10 9 . 797 10 998.2 Re0 0.9244＜1 3 1.005 10
非均相混合物 物系内部有隔开两相的界面存在且 界面两侧的物料性质截然不同的混
合物。 固体颗粒和气体构成的含尘气体 例如
固体颗粒和液体构成的悬浮液
不互溶液体构成的乳浊液 液体颗粒和气体构成的含雾气体
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分散相 分散质 非均相物系 连续相 分散介质
处于分散状态的物质
如：分散于流体中的固体颗粒、
液滴或气泡
包围着分散相物质且处于连续 状态的流体 如：气态非均相物系中的气体 液态非均相物系中的连续液体
连续相与分散相 机械 分散相和连续相 分离 分离 不同的物理性质 发生相对运动的方式
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沉降
过滤
一、重力沉降
沉降 ：在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度差 异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。 重力 作用力 重力 沉降
当a=0时，u=u0，代入（a）式

6
d s g
3

6
d g
3

4
d
2
u0
2
2
0
4dg ( s ) u0 3
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---------沉降速度表达式
2、阻力系数
通过因次分析法得知， 的雷诺数Re0的函数。 对于球形颗粒的曲线，按Re0值大致分为三个区： a) 层流区或托斯克斯(stokes)定律区（Re0≤2）
值是颗粒与流体相对运动时
24 Re0
d 2 s u0 18
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——斯托克斯公式
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b) 过渡区或阿仑定律区（Allen）（2＜Ret≤500）
18.5 0.6 Re0
u0 0.269
gd 作沉降运动
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颗粒在降尘室的停留时间
L u
0 H u0
颗粒沉降到室底所需的时间 为了满足除尘要求
L H ——降尘室使颗粒沉降的条件 u u0 LHB H L LHB Vs u Vs Vs u0 Vs HB HB

——艾伦公式
c) 滞流区或牛顿定律区（Nuton）（500＜Ret ≤ 2×105）
0.44
u0 1.74 d s g

——牛顿公式
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3、影响沉降速度的因素
1）颗粒的体积浓度
在前面介绍的各种沉降速度关系式中，当颗粒的体积浓
度小于 0.2%时，理论计算值的偏差在 1%以内，但当颗粒 浓度较高时，由于颗粒间相互作用明显，便发生干扰沉降
u
2
2
对球形颗粒A

4
d
2

4
d2
u 2
2
Fg Fb Fd ma

6
d s g
3

6
d g
3

4
d
2
u 2
2


6
d 3 s a (a)
颗粒开始沉降的瞬间，速度u=0，因此阻力Fd=0，a→max 颗粒开始沉降后，u ↑ →Fd ↑；u →u0 时，a=0 。 等速阶段中颗粒相对与流体的运动速度ut 称为沉降速度。
惯性离心力
离心沉降
1、沉降速度
1）球形颗粒的自由沉降 设颗粒的密度为ρs，直径为d，流体的密度为ρ，
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重力 浮力
Fg

6
d 3 s g
Fb

6
d g
3
而阻力随着颗粒与流体间的相对运动速度而变，可仿照
流体流动阻力的计算式写为 ：
Fd A
Fd
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替。

6
de V p
3
de
3
6

VP
颗粒的球形度愈小，对应于同一Re0值的阻力系数 愈大 但φs值对 种影响变大。
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的影响在层流区并不显著，随着Re0的增大，这
4、沉降速度的计算
试差法
方法： 假设沉降属于层流区
d 2 s u0 18
Re0 du0
u0 Re0≤2 Re0＞1
Re0
u0为所求 公式适 用为止 …… 判断 求u0 艾伦公式
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例：试计算直径为95μm，密度为3000kg/m3的固体颗粒分别
在20℃的空气和水中的自由沉降速度。
解：1）在20℃水中的沉降。
用试差法计算 先假设颗粒在滞流区内沉降 ，
d 2 s g u0 18
一、沉降速度
第三章 机械分离
第一节 重力沉降
1、球形颗粒的自由沉降 2、阻力系数 3、影响沉降速度的因素 4、沉降速度的计算 5、分级沉降
二、降尘室
1、降尘室的结构 2、降尘室的生产能力
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均相混合物 物系内部各处物料性质均一而且不 存在相界面的混合物。 混合物 例如：互溶溶液及混合气体