對(duì)于一定的顆粒與流體,重力,浮力恒定不變,阻力則隨顆粒的降落速度而變。三個(gè)力的大小為
式中ε——阻力系數(shù);
A——顆粒在垂直于其運(yùn)動(dòng)方向上的平面上的投影面積,A=(丌/4)d2,m2;
u——顆粒相對(duì)于流體的降落速度,m/s。
(二)? 實(shí)際沉降及其影響因素
實(shí)際沉降即為干擾沉降,如前所述,顆粒在沉降過(guò)程中將受到周圍顆粒、流體、器壁等因素的影響,一般來(lái)說(shuō),實(shí)際沉降速度小于自由沉降速度。
?、兕w粒含量的影響。實(shí)際沉降過(guò)程中,顆粒含量較大,周圍顆粒的存在和運(yùn)動(dòng)將改變?cè)瓉?lái)單個(gè)顆粒的沉降,使顆粒的沉降速度較自由沉降時(shí)小。例如,由于大量顆粒下降,將轉(zhuǎn)換下方流體并使之上升,從而使沉降速度減小。顆粒含量越大,這種影響越大,達(dá)到一定沉降要求所需的沉降時(shí)間越長(zhǎng)。
?、陬w粒形狀的影響。對(duì)于同種顆粒,球形顆粒的沉降速度要大于非球形顆粒的沉降速度。???
?、垲w粒大小的影響。隊(duì)斯托克斯定律可以看出:其他條件相同時(shí)、粒徑越大,沉降速度越大,越容易分離。如果顆粒大小不一,大顆粒將對(duì)小顆粒產(chǎn)生撞擊,其結(jié)果是大顆粒的沉降速度減小,而對(duì)沉降起控制作用的小顆粒的沉降速度加快,甚至因撞擊導(dǎo)致顆粒聚集而進(jìn)一步加快沉降。
④流體性質(zhì)的影響。流體與顆粒的密度差越大,沉降速度越大;流體黏度越大,沉降速度越小。因此,對(duì)于高溫含塵氣體的沉降,通常需先散熱降溫,以便獲得更好的沉降效果。
⑤流體流動(dòng)的影響。流體的流動(dòng)會(huì)對(duì)顆粒的沉降產(chǎn)生干擾,為了減少干擾,進(jìn)行沉降時(shí)要盡可能控制流體流動(dòng)處于穩(wěn)定的低速。因此,工業(yè)上的重力沉降設(shè)備,通常尺寸很大,其目的之一就是降低流速,消除流動(dòng)干擾。
?、奁鞅诘挠绊憽F鞅趯?duì)沉降的干擾主要有兩個(gè)方面:一是摩擦干擾,使顆粒的沉降速度下降;二是吸附干擾,使顆粒的沉降距離縮短。因此,器壁的影響是雙重的。
需要指出的是,為簡(jiǎn)化計(jì)算,實(shí)際沉降可近似按自由沉降處理,由此引起的誤差在工程上是可以接受的。只有當(dāng)顆粒含量很大時(shí),才需要考慮顆粒之間的相互干擾。