第四节 颗粒捕集的理论基础

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1、第四节颗粒捕集的理论基础有关气体的特性：除尘过程，其实质就是气—固分离过程。气体的连续性是一种假设，该假设认为气体是由无数个质点连续地组成，这些质点比起空气分子自由程使固体颗粒在各种力的作用下，偏离其运载气（0.065μm）要大得多，足够多的质点能反映气体的宏观流，从气流中分离出来。该过程发生的场所---的特征量（压力、密度、温度、速度等），质点运动过程除尘器。的连续性，决定了气体具有连续性质。在空气非常稀薄或颗粒捕集过程考虑的作用力：负压程度很高时，气体可能不具备连续介质的性质。①外力—重力、离心力、惯性力、气体的压缩性是指其密度随压力与温度的改变而发静电

2、力、磁力、热力等。生变化，这是气体的通用性质。（在标准状态下，气流②流体阻力。速度为50m/s时，密度变化为1%左右），在大气污染控制③颗粒间的作用力（粉尘浓度不高工程计算中，可以将气体看作为不可压缩流体。时，一般不考虑）。一、流体阻力FDu在分析颗粒在气体介质中的运动时，通常做如下假设：①气体为连续介质；②尘粒做等速运动；③尘粒为刚性球体。2ρu流体阻力：F=CA(牛顿）因此，讨论在不可压缩的连续流体中，稳定DDP2式中：C−−阻力系数；运动的球形颗粒所受到的阻力。D12A−−颗粒在运动方向上的投影面积，A=πd；流体的阻力包括：①形状阻力—由于颗粒具有一

3、PPP4定的形状，在运动时而产生；②摩擦阻力—颗粒3ρ−−流体密度，Kg/m;与流体间的摩擦而产生。统称为流体的粘滞阻力。u−−颗粒、流体间相对运动速度，m/s。由相似理论有：CD=f()RePR−−颗粒的雷诺数（Reynolds）。ePR=dPρudP−−颗粒直径；ePμμ−−流体粘度（Pa⋅s）。由以上定义可知，流体阻力FD取决于阻力系数CD，而CD又取决于颗粒的雷诺数ReP。因此，颗粒在流体介质中运动时的阻力FD取决于颗粒雷诺数ReP的大小。P157，图5-14给出了球形颗粒的阻力系数Re≤11

4、

5、44。=3πμduP22阻力计算公式为：F=0.055πρduDP此为著名的stokes阻力定律。4.高速区Stokes阻力计算公式的校正：5ReP=左右，尘粒前方的边界层变得2×10在阻力计算公式中引入Cunningham修正系数C不稳定，CD大大降低，降为0.1—0.22。3πμduF=P5.对非连续流体的校正DC当颗粒尺寸dP与气体分子平均自由程λ属于同一数量Cunningham修正系数取决于Kundesen准数Kn级或更小时，颗粒开始发生“滑动”，颗粒表面气体速度发生跃变，气体不再具有连续流体介质的特性，颗粒运动时2λKn=的阻力将大大减小。因此，需

6、要对这种“滑动”对阻力带来dP的影响进行校正。?Davis建议：当颗粒运动处于层流区（stokes区，ReP≤1）⎡⎛1.10⎞⎤C=1+Kn⎢1.257+0.400exp⎜−⎟⎥时，要考虑对阻力进行校正。⎣⎝Kn⎠⎦气体分子平均自由程λ—分子在两次连续碰撞Cunningham修正系数取决于气体的温度、压力和之间所走过的路程。颗粒的粒径大小。μ温度升高、压力减小、粒径越细，运动时受到的阻力λ=0.499ρV越小、修正系数越大。由表可知，当dP<1µm时，滑动影响较大，需要进行修正。气体分子算术平均速度V：V=8RT阻力计算是否需要修正的判断依据：πM空气温度

7、为20℃，1atm，λ=0.065μm时，不同粒径的修正系数比较：式中：R−−通用气体常数，R=8.314J/mol⋅K;dP(µm)CdP(µm)CT−−气体温度（K）；0.00390.01.01.16M−−气体摩尔质量（Kg/mol）；0.0124.53.01.030.037.910.01.016μ−−气体粘度（Pa⋅s）；0.12.916.01.013ρ−−气体密度（Kg/m）。0.31.5720.01.0082P158例题5-4二、阻力导致的减速运动试确定一个球形颗粒在静止的干空气中运动uu0时的阻力。度升高、压力减小、粒径越细，运动FD时受到的阻力

8、越小、修正系数越大。(1)d=100μm,u=1.0