1、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； g气体的密度，kg/m3； 1/2g 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
2、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Rec1，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
3、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Rec1，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：
4、（2）过渡区（Allen区）1 Rec 500 （3）紊流区（牛顿区）500Rec 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1m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，P1个大气压气体分子平均自由程；当空气温度为20，1
5、个大气压下分子平均自由程=0.065,3.4 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kn0.016时，可不进行修正，由此可知，常温常压下dc8可不进行修正。,作业,例：计算下列情况下，球形尘粒通过静止干空气的阻力。dc=100m u=1.0m/s t=20 P=1*105Pa =1.81*105Pas g=1.205kg/m3；dc=1m u=0.1m/s t=100 P=1*105Pa =2.17*105Pas g=0.94kg/m3；dc=40m u=0.3m/s t=20 P=0.5*105Pa =1.81*105Pas g=0.603kg/m3；dc=0.1m u=0.1m/s t=300 P=0.5*105Pa =2.93*105Pas g=0.307kg/m3；,尘粒的沉降速度,运动方程F外力（重力mcg，电力qE，离心力mcRw2 ）Ff浮力（除非真空，Ff总是存在的）PR阻力,尘粒的沉降速度,自由沉降速度 当时，即Rec1，可用Stokes公式计算阻力,尘粒的沉降速度,自由沉降速度若 若已知vs，可求出对应粒径用沉降法测是粉尘粒径分布的基本公式，得出Stokes粒径。,
