對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。三個力的大小為
式中ε——阻力系數(shù);
A——顆粒在垂直于其運(yùn)動方向上的平面上的投影面積,A=(丌/4)d2,m2;
u——顆粒相對于流體的降落速度,m/s。
(二)? 實際沉降及其影響因素
實際沉降即為干擾沉降,如前所述,顆粒在沉降過程中將受到周圍顆粒、流體、器壁等因素的影響,一般來說,實際沉降速度小于自由沉降速度。
?、兕w粒含量的影響。實際沉降過程中,顆粒含量較大,周圍顆粒的存在和運(yùn)動將改變原來單個顆粒的沉降,使顆粒的沉降速度較自由沉降時小。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間越長。
②顆粒形狀的影響。對于同種顆粒,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。隊斯托克斯定律可以看出:其他條件相同時、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。
?、芰黧w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。
?、萘黧w流動的影響。流體的流動會對顆粒的沉降產(chǎn)生干擾,為了減少干擾,進(jìn)行沉降時要盡可能控制流體流動處于穩(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,消除流動干擾。
?、奁鞅诘挠绊?。器壁對沉降的干擾主要有兩個方面: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,為簡化計算,實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,才需要考慮顆粒之間的相互干擾。