沉降末速计算.pdf

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1、细颗粒的沉降行为与分级李义（中国矿业大学化工学院，江苏徐州221116）摘要：水力分级是固体颗粒在水流中按其沉降速度的差异分成不同粒级的过程。本文论述了重力场中沉降末速的4种计算方法，介绍了颗粒雷诺数、形状、沉降时颗粒方向、颗粒与介质密度比对颗粒沉降的影响。颗粒在介质沉降过程中的行为。最后介绍了典型的分级设备。关键词：沉降末速；分级；水力旋流器；分级机；沉降行为；SettlingbehaviorandclassificationoffineparticlesYiLi(SchoolofChemicalEngineeringandTechnology，ChinaUni

2、versityofMining＆Technology，Xuzhou221116，China)Abstract:thehydraulicclassificationistheprocessofthesolidparticlesinthewaterflowaccordingtothedifferenceofthesettlingvelocity.Inthispaper,4methodsforcalculatingthefinalvelocityofthegravitationalfieldarediscussed.Theeffectsofparticlesize,sh

3、apeandsettlingtime,particlesize,particleandmediumdensityratioonsettlingofparticlesareintroduced.Behaviorofparticlesinthesettlingprocessofmedium.Atlast,thepaperintroducestypicalgradingequipment.Keywords:terminalvelocity;classification;hydro-cyclone;classifier;settlementbehavior;1.简介选矿选

4、煤工业经过长期的发展，在水力分级方面取得了一系列的成果。基础理论不断完善，例如自由沉降理论，干扰沉降理论，水力旋流器的平衡轨道理论与停留时间理论等。大量的分级设备广泛用于选矿与选煤行业。例如：倾斜槽分级机，水力浮槽分级机，圆锥分级机，卧式圆锥离心机，水力旋流器，空气分级机，擦洗机，淘析器等。不同的理论基础适用于不同的设备。随着资源的逐步枯竭，嵌布粒度细，原矿品位低的矿石将会被加工。而分级是选矿工艺中很重要的环节，因此，细颗粒的分级将是未来选矿工业发展的热点。清楚地认识细颗粒的沉降行为变得尤为重要。本文主要介绍了不同条件下颗粒沉降末速的计算以及适用条件。最后介绍了颗

5、粒在介质中的沉降行为。2.颗粒沉降末速的计算2.1分区计算球形颗粒的自由沉降末速自由沉降是指单个颗粒在无限介质中的沉降。颗粒在自由沉降的过程受到重力、浮力、以及阻力。其中：????3重力：FG=��??????（１）6????3浮力：Fb=��??????（２）612阻力：FD=??????????????（３）2其中d为颗粒的直径，??颗粒的密度，??液体的密度，??为颗粒与介质的相对速度，g??????为重力加速度。A为颗粒迎流方向投影面积。当三力平衡时颗粒达到沉降末速，即：0=FG―Fb―FD（４）求出沉降末速的关键在于阻力系数????,不同的颗粒雷诺数Re

6、，阻力系数不同，其实质是颗粒尾部产生的漩涡不同。见图1。斯托克斯区Re<1时，24????=（5）Re过渡区，110????≈0.22（8）图1不同Re时，Cd的取值与颗粒尾部的流态??????????Re=（9）??其中μ为液体粘度。将不同区的阻力系数带进（４）与（9）式，可得到不同区的颗粒沉降末速，但给定一个颗粒的大小和密度时，往往很难判断用哪个区的公式计算合适，一般带入不同区的式子计算沉降末速，然后判断颗粒雷诺数Re是否合适

7、，计算量较大。2.2通式求解球形颗粒自由沉降末速因此可用Zigrang和Sylvester提出的通式计算，即：1.50.5d0.52R=+−[(14.51((gρρρ))1.83)−3.81]epffµ首先计算Re，然后根据（9）式计算出沉降末速。（10）适用于Re<3x105。2.3精确计算球形颗粒自由沉降末速Clift&Gauvin提出了准确计算阻力系数????的式子。GholamhosseinBagheri利用高速动态摄像机等手段验证了Clift&Gauvin模型在计算球形颗粒的????时，误差在6%以内。（11）联立（1）（2）（3）（4）（11）即可求得

8、球形颗粒的