第三章-粉尘运动.pptVIP

第3章 除尘技术基础 端木琳 大连理工大学建环研究所 2012年3月8日 3.4 尘粒在流体中的运动特性 ——气溶胶力学基础 气体对球形尘粒的阻力 在气体介质中运动的尘粒，无论气体静止或运动，只要尘粒与气体间具有一定的相对速度时，气体便对粉尘粒子有阻力。 N 式中 CR——阻力系数； u——尘粒与气体之间的相对速度，m/s； ρg——气体的密度，kg/m3； 1/2ρg u——单位尘粒面积上的动能. 实验表明，CR与尘粒的大小dc ，速度u及气体的运动粘性系数有关。 尘粒的雷诺数 3.4 尘粒在流体中的运动特性 ——气溶胶力学基础 斯托克斯公式（Stokes） 粘性流体的基本运动方程即Novier-stokes方程和连续性方程 设直径为dc的球形粒子以u在无界的静止粘性流体中做等速运动，u与dc都很小，而流体的粘性很大，因而Rec很小，在此条件下，流体的惯性影响比流体的粘性影响小很多，惯性项与粘性项相比完全可以忽略。即： 3.4 尘粒在流体中的运动特性 ——气溶胶力学基础 Stokes推导出了计算气体阻力的公式 N Stokes公式适用于Rec＜1，按Stokes公式计算的阻力与实验测得的阻力进行比较： 当Rec=1时阻力偏差12%； 当Rec=2时阻力偏差23%； 当Rec=0.1时阻力偏差1.5%。 3.4 尘粒在流体中的运动特性 ——气溶胶力学基础 学者奥森（Oseen）在讨论同一问题时，不完全忽略惯性项，而保留其中一些较为重要的项，得到： 奥森公式： N 奥森公式在理论上比Stokes更为严密，按这一公式计算值与实验值进行比较，当Rec=1时阻力偏差6%，当Rec=2时阻力偏差11.5%；可见，奥森公式更为精确适用范围较广，但计算也稍微复杂。 在Rec ＜ 1时，Stokes公式和奥森公式均被实验所证实，但由于Stokes公式比较简单，计算方便，在实际中往往将其应用范围扩大到Rec≤1，甚至Rec ＜ 2。 Stokes公式几乎可用于通风除尘的绝大部分情况，这就是Stokes公式的重要性所在。 3.4 尘粒在流体中的运动特性 ——气溶胶力学基础 阻力系数 （1）粘性流区（Stokes区）Rec ＜ 1 由Stokes公式得： 由奥森公式得： （2）过渡区（Allen区）1 ≤ Rec ＜ 500 （3）紊流区（牛顿区）500≤Rec ＜ 2*105 可见CR共同的简单表达式为 3.4 尘粒在流体中的运动特性 ——气溶胶力学基础 在实际应用中人们发现有时Stokes公式计算值大于实测值？ “滑动”现象 对很小的粒子，大致小于1μm的超微颗粒 粒子dc（不论大小）在低压高温的空气中运动时 应对在气体为连续介质前提下推导出来的Stokes公式进行修正。 3.4 尘粒在流体中的运动特性 ——气溶胶力学基础 库宁汉（Cunninghum）修正系数 kc——库宁汉修正系数或滑动系数 由斯特劳斯提出的滑动系数为：条件为t80℃，P＜1个大气压 λ——气体分子平均自由程； 当空气温度为20℃，1个大气压下分子平均自由程λ=0.065μ 3.4 尘粒在流体中的运动特性 ——气溶胶力学基础 在高温及高压下分子的平均自由程变小，Willede从理论上推导了计算kc的公式： 单位：气体温度T(K)，粒径dc(m)，气体压力P(Pa) 当kn=0.016时，kc=1.02，所以认为当kn≤0.016时，可不进行修正，由此可知，常温常压下dc＞8μ可不进行修正。 作业 例：计算下列情况下，球形尘粒通过静