第五章-颗粒物捕集理论基础

1、12教学内容教学内容 1 1粉尘的粒径及粒径分布粉尘的粒径及粒径分布 2粉尘的物理性质粉尘的物理性质 3净化装置的性能净化装置的性能 4颗粒捕集理论基础颗粒捕集理论基础第第5章章 颗粒污染物控制技术基础颗粒污染物控制技术基础 1、教学要求、教学要求 要求理解和掌握颗粒物的粒径分布及其他物理性要求理解和掌握颗粒物的粒径分布及其他物理性质、评价净化装置性能的技术指标以及颗粒物捕质、评价净化装置性能的技术指标以及颗粒物捕集的动力学理论基础。集的动力学理论基础。 2、教学重点、教学重点 要求了解除尘技术的理论基础，掌握颗粒污染物要求了解除尘技术的理论基础，掌握颗粒污染物的性质。的性质。 3、教学难点、

2、教学难点 除尘技术的理论基础以及颗粒物捕集的动力学理除尘技术的理论基础以及颗粒物捕集的动力学理论基础。论基础。第第5章章 颗粒污染物控制技术基础颗粒污染物控制技术基础4 空气污染物的性质和存在状态不同，其净化机理、空气污染物的性质和存在状态不同，其净化机理、方法及所选用的装置也各不相同。空气污染物分为方法及所选用的装置也各不相同。空气污染物分为气溶胶（颗粒物）污染物和气态污染物。以后各章气溶胶（颗粒物）污染物和气态污染物。以后各章将介绍颗粒物的处理方法。将介绍颗粒物的处理方法。 气溶胶气溶胶（AEROPAL）是非均相污染物，主要污染是非均相污染物，主要污染物是分散于气体介质中的颗粒物（固体、液

3、体），物是分散于气体介质中的颗粒物（固体、液体），可用除尘技术把粒状物从气体介质中分离出来，分可用除尘技术把粒状物从气体介质中分离出来，分离方法一般采用物理法。离方法一般采用物理法。 依据：气、固、液体粒子在物理性质上的差异将其依据：气、固、液体粒子在物理性质上的差异将其分离。分离。第第5章章 颗粒污染物控制技术基础颗粒污染物控制技术基础5第第5章章 颗粒污染物控制技术基础颗粒污染物控制技术基础机械法：利用重力、惯性力、离心力分离。机械法：利用重力、惯性力、离心力分离。过滤介质分离：利用粒子的尺寸、重量较气体分子大过滤介质分离：利用粒子的尺寸、重量较气体分子大分离。分离。湿式洗涤分离法：利用粒

4、子易被水润湿，凝并增大而湿式洗涤分离法：利用粒子易被水润湿，凝并增大而被捕获的特性。被捕获的特性。电除尘：利用荷电性、静电力分离等等。电除尘：利用荷电性、静电力分离等等。6颗粒物尺寸：颗粒最重要的几何特征参数之一颗粒物尺寸：颗粒最重要的几何特征参数之一;表征颗粒物尺寸的主要参数：表征颗粒物尺寸的主要参数：粒径和粒径分布粒径和粒径分布;粒径：以单个颗粒为对象，表征单颗粒几何尺寸的大小粒径：以单个颗粒为对象，表征单颗粒几何尺寸的大小;粒径分布：以颗粒群为对象，表征所有颗粒在总体上几粒径分布：以颗粒群为对象，表征所有颗粒在总体上几何尺寸的大小。何尺寸的大小。7第一节第一节 颗粒的粒径及粒径分布颗粒的

5、粒径及粒径分布 一、颗粒的粒径一、颗粒的粒径 定义：在实际中，因颗粒大小、形状各异，故表示定义：在实际中，因颗粒大小、形状各异，故表示方法有所不同。方法有所不同。 一般分为两类：一般分为两类： 单一粒径：单个粒子的直径；单一粒径：单个粒子的直径； 平均粒径：粒子群的直径。平均粒径：粒子群的直径。 球形颗粒：球形颗粒：d=直径直径 单一粒径分成单一粒径分成 投影直径投影直径 非球形颗粒非球形颗粒： 几何当量直径几何当量直径 物理当量直径物理当量直径81、球形颗粒、球形颗粒 常用直径常用直径d表示其特征长度，则表示其特征长度，则体积体积 表面积表面积 比表面积比表面积36ppdV2ppdSpppp

6、dVSA6比表面积：单位体积球体具有的表面积，比表面积：单位体积球体具有的表面积，m2/m3。对一定的颗粒，直径越小，比表面积越大。对一定的颗粒，直径越小，比表面积越大。91、非球形颗粒、非球形颗粒 常用当量直径和球形度表示其特常用当量直径和球形度表示其特性，常用的有：性，常用的有： 1）体积当量直径）体积当量直径dv 2） 表面当量直径表面当量直径ds 3）比表面积当量直径）比表面积当量直径dA36pvVd psSd pAAd6104）形状系数（球形度）：球形颗粒与实际颗粒体积相等时，）形状系数（球形度）：球形颗粒与实际颗粒体积相等时，球形表面积与实际颗粒表面积之比，即：球形表面积与实际颗粒

7、表面积之比，即：pSpSSVV时，当由于体积相同时，球体的体积最小，所以形状系数由于体积相同时，球体的体积最小，所以形状系数1S11 某些颗粒的圆球度某些颗粒的圆球度12131颗粒的粒径及粒径分布 一、颗粒的粒径 1、投影直径投影直径 粉尘颗粒在显微镜下所观测到的粉尘颗粒在显微镜下所观测到的某一直线尺寸某一直线尺寸 定向直径定向直径dF， 定向面积等分直径定向面积等分直径dM，a-定向直径定向直径b-定向面积等分直径定向面积等分直径c-投影面积直径投影面积直径对于颗粒群观测可以反映其投对于颗粒群观测可以反映其投影面的的尺寸与分布，只有观影面的的尺寸与分布，只有观测足够数量的颗粒才有意义。测足够

8、数量的颗粒才有意义。14一、颗粒的直径一、颗粒的直径2、几何当量直径、几何当量直径 与颗粒的某一几何量相同的球形颗粒的直径。与颗粒的某一几何量相同的球形颗粒的直径。（1）投影面积直径）投影面积直径dA，（2）筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度）筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度 (筛孔的大小用筛孔的大小用目表示每英寸长度上筛孔的个数目表示每英寸长度上筛孔的个数)15(3）等体积直径）等体积直径 光散射法光散射法16一、颗粒的直径3、物理当量直径、物理当量直径 与颗粒某一物理特性相同球形颗粒直径与颗粒某一物理特性相同球形颗粒直径（1）斯托克斯（）斯托克斯（Stokes）直径）直径ds

9、：同一流体中与颗粒密度相：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径，条件：同、沉降速度相等的球体直径，条件：颗粒的颗粒的 ，在层流区，自由沉降，在层流区，自由沉降 ，自由沉降，自由沉降 比比 层流区大；层流区大； ，用斯托克斯公式求得直径约小，用斯托克斯公式求得直径约小2%； 时，计算公式要进行修正。时，计算公式要进行修正。（2）空气动力学当量直径）空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度相等的：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（单位密度（1g/cm3）的球体的直径）的球体的直径2 . 0Re p2 . 0Rep2Rep2Re pspdd pdsd17二、粒径分布 粒径分布指

10、不同粒径范围内颗粒的个数（或质粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例量或表面积）所占的比例 粒数分布粒数分布:每一间隔内的颗粒个数每一间隔内的颗粒个数 粒数频率：第粒数频率：第i个间隔中的颗粒个数个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总与颗粒总数数ni 之比之比iiNinfn18二、粒径分布二、粒径分布 粒数筛下累积频率：小于第粒数筛下累积频率：小于第i个间隔上限粒径的所有颗个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比粒个数与颗粒总个数之比iiiNinFn19二、粒径分布 粒数频率密度pp()d/dp dFd20二、粒径分布 粒数分布的测定及计算21二、粒径分布二、粒径分布 粒数

11、众径频度粒数众径频度p最大时对应的粒径，此时最大时对应的粒径，此时 粒数中位径（粒数中位径（NMD）累计频率）累计频率F=0.5时对时对应的粒径应的粒径22ppdd0ddpFdd22二、粒径分布二、粒径分布 2.质量分布质量分布 类似于数量分布，也有质量频率、质量筛下类似于数量分布，也有质量频率、质量筛下 累积频率、质量频率密度累积频率、质量频率密度 在所有颗粒具有相同密度、颗粒质量与粒径立在所有颗粒具有相同密度、颗粒质量与粒径立方成正比的假设下，粒数分布与质量分布可以方成正比的假设下，粒数分布与质量分布可以相互换算相互换算 同样的，也有质量众径和质量中位径（同样的，也有质量众径和质量中位径（

12、MMD）23242526272829三、平均粒径三、平均粒径n前面定义的众径和中位径是常用的平均粒径之一前面定义的众径和中位径是常用的平均粒径之一n长度平均直径长度平均直径n表面积平均直径表面积平均直径n体积平均直径体积平均直径n体积表面积平均直径体积表面积平均直径pLp iiiiin ddf dn2p1/22 1/2Sp() iiiiin ddf dn3p1/33 1/3Vp() iiiiinddf dn33ppSV22ppiiiiiiiindf ddndf d30三、平均粒径（续）n几何平均直径n对于频率密度分布曲线对称的分布，众径 、中位径 和算术平均直径 相等n频率密度非对称的分布，n

13、单分散气溶胶， ；否则，3121/g123pg(.)lnexp() 或 nnnNiidd ddnddNdd50dLdd50LdddLgddLgdd31四、粒径分布函数n用一些半经验函数描述一定种类粉尘的粒径分布n1.正态分布正态分布频率密度筛下累积频率标准差2ppp2()1()exp22ddp dp2pppp20()1()expd22dddF dd2pp1/2()1iin ddN32四、粒径分布函数四、粒径分布函数 1.正态分布（续）正态分布（续） 正态分布是最简单的分布函数正态分布是最简单的分布函数（1）（2）累计频率曲线在正态概率坐标纸上为一条直线，其）累计频率曲线在正态概率坐标纸上为一条

14、直线，其斜率取决于斜率取决于（3） 正态分布函数很少用于描述粉尘的粒径分布，因为大正态分布函数很少用于描述粉尘的粒径分布，因为大多数粉尘的频度曲线向大颗粒方向偏移多数粉尘的频度曲线向大颗粒方向偏移p50dddd84.1505015.984.115.91()2dddddd33四、粒径分布函数四、粒径分布函数 正态分布的累积频率分布曲线正态分布的累积频率分布曲线34四、粒径分布函数n2.对数正态分布对数正态分布以lndp代替dp得到的正态分布的频度曲线2pg1/2g(ln/)ln1iinddNplnpg2ppggln/1()exp () d(ln)2 ln2lndddF ddppg2pppggd

15、()ln/1()exp () d2ln2lnF dddp ddd2pg1/2g(ln/)ln1iinddNplnpg2ppggln/1()exp () d(ln)2 ln2lndddF ddppg2pppggd ()ln/1()exp () d2ln2lnF dddp ddd35四、粒径分布函数n2.对数正态分布（续）对数正态分布（续）对数正态分布在对数概率坐标纸上为一直线，斜率决定于1/284.15084.1g5015.915.9()ddddddg1 (=1时为单分散气溶胶）2g2glnMMDlnNMD3lnlnSMDlnNMD2ln平均粒径的换算关系平均粒径的换算关系2g2glnMMDln

16、NMD3lnlnSMDlnNMD2ln平均粒径的换算关系平均粒径的换算关系36四、粒径分布函数n2.对数正态分布（续）对数正态分布（续）可用用 、MMD和和NMD计算出各种平均直径计算出各种平均直径22Lgg22Sgg22Vgg15lnlnNMDlnlnMMDln22lnlnNMDlnlnMMD2ln33lnlnNMDlnlnMMDln22dddg37四、粒径分布函数n对数正态分布的累积频率分布曲线38四、粒径分布函数n3.罗辛拉姆勒分布（罗辛拉姆勒分布（RosinRammler）n n若设 得到一般 多选用质量中位径 或p1 exp() nGd1/p(1/ )ndpp1exp () ndGd

17、pd50d63.2dpp5063.21/5063.21/d63.21exp 0.693() 1exp () .RRS0.6931() 或分布函数nnnnddGGddddnddn39四、粒径分布函数n3.罗辛拉姆勒分布（罗辛拉姆勒分布（RosinRammler）判断是否符合RR分布 应为一条直线RR的适用范围较广，特别对破碎、研磨、筛分过程产生的较细粉尘更为适用分布指数n1时，近似于对数正态分布；n3时，更适合于正态分布p1lgln()lglg1ndG40第二节第二节 粉尘的物理性质粉尘的物理性质一、粉尘的密度一、粉尘的密度n单位体积粉尘的质量，单位体积粉尘的质量，kg/m3或或g/cm3粉尘体

18、积不包括颗粒内部和之间的缝隙粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙真密度真密度用堆积体积计算用堆积体积计算堆积密度堆积密度空隙率空隙率粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比体积之比bp(1) bp41粉尘密度测试方法粉尘密度测试方法（1）堆积密度：）堆积密度：将粉尘样品在将粉尘样品在105C 下干燥下干燥2小时，放置于室内自然冷却后小时，放置于室内自然冷却后通过通过80目标准筛除去杂质；目标准筛除去杂质；利用自然堆积法测利用自然堆积法测把装有粉尘的量筒取下称重（分析天平）；把装有粉尘的量筒取下称重（分析天平）；计算：计算：连续连续3次测定粉尘质量的最大值与最小

19、值之间的差值不于次测定粉尘质量的最大值与最小值之间的差值不于1g，否则应该重新测定。否则应该重新测定。Vmmmb332142粉尘密度测试方法：粉尘密度测试方法：（2）真密度：）真密度：比重瓶法：比重瓶法：全自动真密度仪：全自动真密度仪：43二、粉尘的安息角与滑动角二、粉尘的安息角与滑动角n安息角：粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线安息角：粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角（与地面的夹角（35-55）n滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动时粉尘开始发生滑动的平板倾角（时粉尘开始发生滑动的平板倾角（40-5

20、5）n安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标n安息角和滑动角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形安息角和滑动角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性。状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性。4445三、粉尘的比表面积三、粉尘的比表面积n单位体积粉尘所具有的表面积单位体积粉尘所具有的表面积n以质量表示的比表面积以质量表示的比表面积n以堆积体积表示的比表面积以堆积体积表示的比表面积23VSV6 (cm /cm )SSVd2mppSV6 (cm /g)SSVd23bVSV(1)6(1)(1) (cm /cm )SSSVd46四、粉尘的

21、含水率四、粉尘的含水率 粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分以及颗粒内部的自由水分以及颗粒内部的 结合水分结合水分 含水率水分质量与粉尘总质量之比（与粉尘的吸湿能力含水率水分质量与粉尘总质量之比（与粉尘的吸湿能力有关）有关） 含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性 吸湿现象吸湿现象 平衡含水率平衡含水率4748五、粉尘的润湿性五、粉尘的润湿性 润湿性粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着润湿性粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质的难易程度的性质 润

22、湿速度润湿速度 润湿性是选择湿式除尘器的主要依据润湿性是选择湿式除尘器的主要依据2020(mm/min)20Lv49五、粉尘的润湿性五、粉尘的润湿性亲水性粉尘亲水性粉尘憎水性粉尘憎水性粉尘粉尘种类，形状（圆球比不规则颗粒差）粉尘种类，形状（圆球比不规则颗粒差）粒径（越小越差），粒径很小的粉尘由粒径（越小越差），粒径很小的粉尘由于存在气膜，所以浸润性很差于存在气膜，所以浸润性很差压力（压力升高，浸润性好）压力（压力升高，浸润性好）温度（温度升高，浸润性下降）温度（温度升高，浸润性下降）表面粗糙度及荷电性表面粗糙度及荷电性与液体的表面张力及尘粒与液体之间与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接

23、触方式有关的粘附力和接触方式有关50六、粉尘的荷电性和导电六、粉尘的荷电性和导电性性 1.粉尘的荷电性粉尘的荷电性 天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷 荷电因素电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子荷电因素电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷电被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷电 天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10 荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关

24、与化学组成有关51六、粉尘的荷电性和导电性六、粉尘的荷电性和导电性 2、粉尘的导电性、粉尘的导电性 比电阻比电阻 导电机制：导电机制：1）高温（）高温（220oC以上起主导作用），粉尘本体内部的电子以上起主导作用），粉尘本体内部的电子和离子和离子体积比电阻体积比电阻 体积比电阻体积比电阻 （1）钠、钾、锂离子导电（温度在高于钠、钾、锂离子导电（温度在高于150C起作用起作用） （2）金属氧化物和氧化硅中电子起主导作用）金属氧化物和氧化硅中电子起主导作用d ( cm)Vj52 2）低温（）低温（100oC以下），表面吸附的水分或化学物质以下），表面吸附的水分或化学物质在低温条件下形成的膜所形成导

25、电层在低温条件下形成的膜所形成导电层表面比电阻表面比电阻 （1）水分）水分 冷凝和凝结被吸附于表面积上（温度低冷凝和凝结被吸附于表面积上（温度低于于180oC） （2）燃煤中的含硫量在低温下形成的）燃煤中的含硫量在低温下形成的SO3 3）中间温度，同时起作用）中间温度，同时起作用比电阻对电除尘器运行有很大影响，最适宜范围比电阻对电除尘器运行有很大影响，最适宜范围1041010cm六、粉尘的荷电性和导电性六、粉尘的荷电性和导电性53六、粉尘的导电性和荷电性六、粉尘的导电性和荷电性 典型温度比电阻曲线典型温度比电阻曲线54六、粉尘的导电性和荷电性六、粉尘的导电性和荷电性温度和相对湿度对粉尘比电阻的

26、影响温度和相对湿度对粉尘比电阻的影响n 较为干燥的粉尘的比电阻在较为干燥的粉尘的比电阻在3000F（420K）左右达到最大值）左右达到最大值5556七、粉尘的粘附性七、粉尘的粘附性 1、除尘器的捕集机制利用尘粒在捕集表面的黏附、除尘器的捕集机制利用尘粒在捕集表面的黏附 2、气体中的输送管道和净化设备，防止堵塞，所以、气体中的输送管道和净化设备，防止堵塞，所以要防止附着要防止附着 粘附力：粘附力： （1）分子力（范德华力）分子力（范德华力）圆球与平面间的分子力圆球与平面间的分子力)(1620NSdhFwvd-圆球直径圆球直径S0-两黏附体间的距离，取两黏附体间的距离，取410-10mHw-范德华

27、常数，塑料为范德华常数，塑料为0.6ev,金属和金属和半导体半导体2-11ev57（2）毛细力）毛细力 潮湿环境中，水分可在两黏附之间架桥，潮湿环境中，水分可在两黏附之间架桥，产生毛细力，与单位自由能及其表面张力有关，在直径产生毛细力，与单位自由能及其表面张力有关，在直径相同的两个圆球之间。相同的两个圆球之间。（上式适用于完全湿润而吸收的水量不多的情况）（上式适用于完全湿润而吸收的水量不多的情况）（3）静电力（库仑力）静电力（库仑力）七、粉尘的粘附性七、粉尘的粘附性)(2NdFk58八、粉尘的自燃性和爆炸性八、粉尘的自燃性和爆炸性n1.粉尘的自燃性粉尘的自燃性自燃自燃自然发热的原因氧化热、分解

28、热、聚合热、自然发热的原因氧化热、分解热、聚合热、发酵热发酵热影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态和环境在状态和环境存放过程中自然发热热量积累达到燃点燃烧592.粉尘的爆炸性粉尘的爆炸性n粉尘发生爆炸必备的条件：粉尘发生爆炸必备的条件：可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度定的浓度n最低可燃物浓度爆炸浓度下限最低可燃物浓度爆炸浓度下限n爆炸浓度上限爆炸浓度上限存在能量足够的火源存在能量足够的火源60第三节第三节 净化装置的性能净化装置的性能n一一、评价净化装置性能的指标评价净化装置性能的指标 1

29、.技术指标技术指标n处理气体流量处理气体流量n净化效率净化效率n压力损失压力损失 2.经济指标经济指标n设备费设备费n运行费运行费n占地面积占地面积61一、净化装置技术性能的表示方法一、净化装置技术性能的表示方法n1.处理气体流量处理气体流量漏风率漏风率n2.压力损失压力损失1N3N2NN1() (m/s)2QQQ1N2N1N100 (%)QQQ21 (Pa)2vP62测量压力损失方法测量压力损失方法1、U形压力计形压力计测烟气压力测烟气压力 压力大时，液体使用水银，否则使用酒精或水压力大时，液体使用水银，否则使用酒精或水2、倾斜式微压计、倾斜式微压计)(PahgP63二二.净化效率的表示方法

30、净化效率的表示方法n1.总净化效率总净化效率n2.通过率通过率n3.分级除尘效率分级除尘效率n分割粒径除尘效率为分割粒径除尘效率为50的粒径的粒径22N2N11N2N11 SQSQ22N2N11N1N1SQPSQ32111iiiiiSSSS644.分级效率与总效率的关系分级效率与总效率的关系n（1）由总效率求分级效率由总效率求分级效率n（2）由分级效率求总效率由分级效率求总效率333112221112311/iiiiiiiiiiiiiS ggS ggS ggPS ggPgg1111p00ddiiiiigGqd655.多级串联的总净化效率多级串联的总净化效率n总分级通过率总分级通过率n总分级效率

31、总分级效率n总除尘效率总除尘效率12iTiiinPP PP1211 (1)(1)(1)iTiTiiinP 121 (1)(1)(1)Tn 66第四节第四节 颗粒捕集的理论基础颗粒捕集的理论基础n对颗粒施加外力使颗粒相对气流产生一定位移对颗粒施加外力使颗粒相对气流产生一定位移并从气流中分离并从气流中分离n颗粒捕集过程中需要考虑的作用力：外力、流颗粒捕集过程中需要考虑的作用力：外力、流体阻力、颗粒间相互作用力体阻力、颗粒间相互作用力外力：重力、离心力、惯性力、静电力、磁力、热外力：重力、离心力、惯性力、静电力、磁力、热力、泳力等力、泳力等颗粒间相互作用力：颗粒浓度不高时可以忽略颗粒间相互作用力：颗

32、粒浓度不高时可以忽略67一、流体阻力一、流体阻力n流体阻力形状阻力摩擦阻力流体阻力形状阻力摩擦阻力n阻力的方向和速度向量方向相反阻力的方向和速度向量方向相反n n n 2DDpDpp1 (N)2() pFCAuduCfReRepDpDp241 Stokes3 (N) ReCReFd u（层流）时 得到公式：68pD0.6p18.51500 ReCRe湍流过渡区 pD22Dp500 0.440.055 ReCFd u湍流区（牛顿区） 一、流体阻力一、流体阻力69一、流体阻力一、流体阻力n流体阻力与雷诺数的函数关系流体阻力与雷诺数的函数关系 70一、流体阻力n颗粒尺寸与气体平均自由程接近时，颗粒发

33、生滑动坎宁汉修正pDp31.1011.257 0.400exp() 2 /8 (m) , (m/s)0.499 其中努森数d uFCCKnKndKnRTvMv71二、阻力导致的减速运动二、阻力导致的减速运动n根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律n若仅考虑若仅考虑Stokes区域区域n积分得积分得n速度由速度由u0减速到减速到u所迁移的距离所迁移的距离n若引入坎宁汉修正系数若引入坎宁汉修正系数Cn停止距离停止距离驰豫时间或松弛时间驰豫时间或松弛时间322pppDD2Dppd6d42d3 d4 即dduuFCtuuCtd2Pp2Ppd18 d18 其中duuutd/0e (m/s)tuu/00()(1

34、 e)txuuu/0(1e)tCxu Cs0 xu C72三、重力沉降三、重力沉降n力平衡关系力平衡关系nStokes颗粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影响）颗粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影响）n湍流过渡区湍流过渡区n牛顿区牛顿区 Stokes直径直径n空气动力学直径空气动力学直径2pDGBp()6dFFFg2pps18dugCgC1.140.7140.714pps0.4280.2860.153()dgu1/2spp1.74() /udgssp18udgCsaa181000udgC73四、离心沉降四、离心沉降n力平衡关系力平衡关系nStokes颗粒的末端沉降速度颗粒的末端沉降速度23tDCpp6uFFdR22pptcc2tc18 其中duuCa CRuaR74五、静电沉降五、静电沉降n力平衡关系力平衡关系n静电沉降的末端速度习惯上称为驱进速度，用静电沉降的末端速度习惯上称为驱进速度，用 表示，对于表示，对于Stokes粒子：粒子：DEFFqEp3qECd75六、惯性沉降六、惯性沉降n颗粒接近靶时的运动情况761.惯性碰撞惯性