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1、第二節(jié)沉降分離原理及方法3.2.1重力沉降一、球形顆粒的自由沉降工業(yè)上沉降操作所處理的顆粒甚小，因而顆粒與流體間的接觸表面相對甚大，故阻力速度增長很快,可在短暫時(shí)間內(nèi)與顆粒所受到的凈重力達(dá)到平衡，所以重力沉降過程中，加速度階段?？珊雎圆挥?jì)?；虍?dāng)顆粒開始沉降的瞬間：因?yàn)樽畲螽?dāng)——沉降速度“終端速度”推導(dǎo)得式中：——球形顆粒的自由沉降速度，;——顆粒直徑，;——顆粒密度，;——流體密度，;——重力加速度;——阻力系數(shù)，無因次，——球形度綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，上式為表面光滑的球形顆粒在流體中的自由沉降公式。滯留區(qū)斯托克斯公式過渡區(qū)艾侖公式湍流區(qū)牛頓公式該計(jì)算公式（自由沉降公式）有
2、兩個(gè)條件：1.容器的尺寸要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顆粒尺寸（譬如100倍以上）否則器壁會(huì)對顆粒的沉降有顯著的阻滯作用，（自由沉降—是指任一顆粒的沉降不因流體中存在其他顆粒而受到干擾。自由沉降發(fā)生在流體中顆粒稀松的情況下，否則顆粒之間便會(huì)發(fā)生相互影響，使沉降的速度不同于自由沉降速度，這時(shí)的沉降稱為干擾沉降。干擾沉降多發(fā)生在液態(tài)非均相系的沉降過程中。）2.顆粒不可過分細(xì)微，否則由于流體分子的碰撞將使顆粒發(fā)生布朗運(yùn)動(dòng)。二、非球形顆粒的自由沉降球面積公式—半徑;—與顆粒體積相等的一個(gè)圓球的表面積;—顆粒的表面積。-顆粒體積;—顆粒當(dāng)量直徑。三、沉降速度的計(jì)算1、試差法見講義例題,計(jì)算以判斷
3、流型后選計(jì)算式，先確定流型求出計(jì)算出檢驗(yàn)是否符合假設(shè)。2、摩擦數(shù)群法使及坐標(biāo)之一變成的已知數(shù)群解得又令與相乘可消去查~~~圖求另也可用消去顆粒直徑~~~四、重力沉降設(shè)備1、降塵室：令 —降塵室長度[m]; H—降塵室高度[m]; b—降塵室寬度[m]; —顆粒沉降速度[m/s]; u—?dú)怏w在降塵室內(nèi)水平通過的速度[m/s]; 顆粒沉降時(shí)間：， 氣體通過時(shí)間：顆粒被分離出來的條件： 即令：－。氣體水平流速：，代入 或 注意；１、按需要完全分離下來的最小顆粒計(jì)算。 ?。?、應(yīng)保證氣體流動(dòng)雷諾準(zhǔn)數(shù)處于滯流區(qū)。2、懸浮液的沉聚過程懸浮液的沉聚過程；屬重力沉降，在沉降
4、槽中進(jìn)行。固體顆粒在液體中的沉降過程，大多屬于干擾沉降。比固體顆粒在氣體中自由沉降阻力大。隨著沉聚過程的進(jìn)行，Ａ，Ｄ兩區(qū)逐漸擴(kuò)大，Ｂ區(qū)這時(shí)逐漸縮小至消失。在沉降開始后的一段時(shí)間內(nèi)，Ａ，Ｂ兩區(qū)之間的界面以等速向下移動(dòng)，直至Ｂ區(qū)消失時(shí)與Ｃ區(qū)的上界面重合為止。此階段中ＡＢ界面向下移動(dòng)的速度即為該濃度懸浮液中顆粒的表觀沉降速度。表觀沉降速度不同于顆粒的沉降速度，因?yàn)樗穷w粒相對于器壁的速度，而不是顆粒相對于流體的速度?！〉葷舛龋聟^(qū)消失后，ＡＣ界面以逐漸變小的速度下降，直至Ｃ區(qū)消失，此時(shí)在清液區(qū)與沉聚區(qū)之間形成一層清晰的界面，即達(dá)到“臨界沉降點(diǎn)”,此后便屬于沉聚區(qū)的壓緊過程。
5、Ｄ區(qū)又稱為壓緊區(qū)，壓緊過程所需時(shí)間往往占沉聚過程的絕大部分。通過間歇沉降實(shí)驗(yàn)，可以獲得表觀沉降速度與懸浮液濃度及沉渣濃度與壓緊時(shí)間的二組對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)，作為沉降槽設(shè)計(jì)的依據(jù)。運(yùn)動(dòng)與靜止的相對性:自然界中所有物質(zhì)都是運(yùn)動(dòng)的，我們平時(shí)所說的運(yùn)動(dòng)與靜止都是相對于不動(dòng)的物體（參照物）而說的，物體相對于參照物發(fā)生位置的變化叫運(yùn)動(dòng)，不發(fā)生位置變化的叫靜止，由于參照物不同，觀察同一物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不同。因此運(yùn)動(dòng)與靜止只有相對的意義。3、沉降槽的構(gòu)造與操作沉降槽分為間歇式和連續(xù)式兩種：(1)間歇式；需處理的懸浮液料漿送入槽內(nèi)，靜置足夠時(shí)間后，即由上部抽出清液而由底口排出稠厚的沉渣。(
6、2)連續(xù)式：（沉降槽的直徑幾米至幾百米）。底流：排出的稠漿稱為底流。4、連續(xù)沉降槽的計(jì)算(1)沉降槽的面積以加料口為界,加料口以上為澄清區(qū),以下為增濃區(qū)。清液上行至溢流口流出,顆粒與液體一塊下行至增濃區(qū),進(jìn)行沉聚過程。若進(jìn)入連續(xù)沉降槽,料漿體積流量為，其中固相體積分率為，底流中固相體積分率為則：底流中固相體積流量，（因?yàn)榉€(wěn)定操作,各個(gè)不同深度處濃度是恒定的，所以料漿中固相體積流量必須等于底流中固相體積流量?；どa(chǎn)是穩(wěn)定的,各個(gè)車間工段的設(shè)備均是穩(wěn)定的。即:料漿中固相體積流量必須等于底流中固相體積流量）。底流中體積流量底流中令增稠段各個(gè)橫截面必須有一個(gè)總體下行速度總
7、體總體下行即:指底流相對于器壁的流速，—底流體積流量—底流固相體積流量。在增稠段內(nèi)任取一個(gè)水平截面，設(shè)該截面上,固相體積分率為eH—該水平面截面厚度，—是增稠段內(nèi)固相截面積，A—是增稠段固液總截面積。舉例:順?biāo)俣?靜水速度+水流速度，逆水速度=靜水速度-水流速度，是底流總體相對于管壁的速度，,即在靜止流體中沉降速度。代入整理得，方程兩邊同除移項(xiàng)整理得，如設(shè)容器壁為參照物,則水向上的流速即為料漿=底流+溢流水①若懸浮液中固相濃度以單位體積內(nèi)的固相質(zhì)量C表示時(shí)，變?yōu)椤我粰M截面上的固相濃度，（懸浮液）—沉渣中(底渣)固相濃度，（底流），單位—固體密度單位單位②若懸
