冲砂沉降速度计算
1.冲砂液为过滤海水，3-1/2"钻杆与7"套管的环空容积为14L/m；
2.涠洲11-4-A平台泥浆泵每冲排量为6L/冲；冲数按90冲计算，可得：
3.冲砂液的返出上升速度为0.64m/s；
4.选用20～40目石英砂，其在水中的沉降速度＜0.094m/s。
5.0.64＞2×0.094；故20～40目砂子满足要求。
6.砂子上返至井口的最低排量是9.0218m3/hr。
(完整版)化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化
化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化 一、选择题 1、 一密度为7800 kg/m 3 的小钢球在相对密度为1.2的某液体中的自由沉降速度为在20℃水中沉降速度的1/4000，则此溶液的粘度为 D （设沉降区为层流）。 ?A 4000 mPa·s ； ?B 40 mPa·s ； ?C 33.82 Pa·s ； ?D 3382 mPa·s 2、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30μm 的粒子，现气体处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为 D 。 A ．m μ302?； B 。m μ32/1?； C 。m μ30； D 。m μ302? 3、降尘室的生产能力取决于 B 。 A ．沉降面积和降尘室高度； B ．沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； C ．降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； D ．降尘室的宽度和高度。 4、降尘室的特点是 。D A ． 结构简单，流体阻力小，分离效率高，但体积庞大； B ． 结构简单，分离效率高，但流体阻力大，体积庞大； C ． 结构简单，分离效率高，体积小，但流体阻力大； D ． 结构简单，流体阻力小，但体积庞大，分离效率低 5、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素 C 无关。 A ．颗粒的几何尺寸 B ．颗粒与流体的密度 C ．流体的水平流速； D ．颗粒的形状 6、在讨论旋风分离器分离性能时，临界粒径这一术语是指 C 。 A. 旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径; B. 旋风分离器允许的最小直径; C. 旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径; D. 能保持滞流流型时的最大颗粒直径
固体颗粒的群体沉降速度分析
固体颗粒的群体沉降速度分析 郑邦民1，夏军强2 (1.武汉大学河流系，湖北武汉430072; 2.清华大学水利系，北京100084) 摘要：从流体力学原理出发，数值模拟非均匀沙随机分布对流场的影响，推导出固体颗粒群体沉速的理论解。该公式不仅量纲和谐，浓度变化不超过极限浓度值，能反映含沙量与非均匀沙级配变化对群体沉速的影响，而且可避免其它公式量纲不和谐，计算中出现负值或降得过快的缺点。采用黄河实测资料对该公式进行了验证，计算结果与实测资料基本符合。 关键词：固体颗粒; 群体沉速; 干扰流核；极限浓度 1 引言 泥沙在静止的清水中等速下沉时的速度，称为泥沙的沉降速度。在多沙河流的浑水中，泥沙颗粒的沉降特性比清水中与低含沙水流中复杂。此时泥沙颗粒下沉相互干扰，部分颗粒或全部颗粒成群下沉，其下沉速度称为群体沉速［1,2］。群体颗粒沉降特性的研究具有十分重要的意义，它在多沙河流的河床演变分析和泥沙数学模型计算中广泛应用。单个颗粒的沉速与群体沉降可以相差10倍，故50年前有人说泥沙运动严格地讲只有一个半理论。为此应进一步分析颗粒群体沉降规律，使其在实际应用中不致有太大的误差。 本文在研究流体力学粘性流中圆球绕流规律的基础上，得出固体颗粒群体沉速的理论解，它可反映泥沙浓度与组成对群体沉速的影响。然后将该公式与现有的群体沉速公式进行比较，并用黄河实测资料进行验证。 2 理论前提 Navier_Stokes方程是流体力学的基本控制方程，它是求解流体力学诸多问题中普遍应用的方程。对不可压缩粘性流体，在有势外力作用下，可得Helmholtz 涡量方程
(1) 上式中为流速矢量：Δ为哈密顿算子(Hamilton Operator)；ν为流体的运动粘滞系数;t为时间。一般情况下，三维流函数为向量，它与流速 有如下关系 。而流速与涡量，亦呈旋度关系， 即。为了便于数值计算，它可写作一般曲线坐标系的张 量形式： 。其中 。式中ui为逆变分量，Δj 为协变导数，为协变基向量， 它不一定是正交基，也不一定为单位基。对正交曲线坐 标，则有 其中u k为单位正交(局部)基上的物理分量；H k为Lami系数或标量因子，它反映微元弧长dd i与坐标微元dξi之间的比，即ds i=H(i)dξi。 根据上述关系，我们可以将涡量方程写作一般曲线坐标形式或正交曲线坐标形式，以便于数值计算。它可以用来计算形体绕流等外部流动。对于二维流或在柱坐标、球坐标下的球对称，轴对称流动，式(2)可以简化。例如，在球坐标下有H1=1、H2=R、H3=Rsinθ，可得ds1=dR、ds2=dθ、 ds3=Rsinθdλ。上式中R、θ、λ为球坐标系下的三个坐标线。因轴对称时，且物理量只在R、θ方向上有变化，故有ψ3=ψ。同时可得R、θ坐标线上的速度分量 (3) 这对小雷诺数下的圆球绕流，上述沉降分析是合适的。恒定流情况有 惯性项均可忽略。对于外部绕流，流函数是无源场，则有
重力沉降速度的基本方程式
重力沉降速度的基本方程式 若球形颗粒的直径为d(m)，密度为， 在密度为 的气体中沉降时，其在沉降 （铅直）方向下受到： 重力 浮力 阻力 由于重力沉降速度为颗粒作等速运动时相对应的速度，t u u =因此上述三力在铅直方向上的合力为零，故 0=--d b g F F F 代入并化简得： 上式即为重力沉降速度的基本方程式。 说明： １．式中ξ称为阻力系数。它可表示为颗粒与流体相对运动时的雷诺数Ret 的函数，即)(R e t f =ξ，其中 ２．对于球形颗粒（球形度0.1=s φ）， 可由下列公式计算： 滞流区 1R 10 e 4 <<-t
过渡区 3 e 10R 1< ='(a) V s= F bHu u 将式(a)改写为 (b) m3 式中，Vs——含尘气体处理量，/s m F——沉降室的水平截面积，又称沉降面积(F=bl), 2 m F’——沉降室的横截面积，F’=bH, 2 说明： １．Vs一定时，根据待处理固体颗粒的最小直径求出ut，然后利用式(a)或式(b)可确定出沉降室的最小长度l（Ｈ一定时）或最小宽度b（l 一定时）； ２．降尘室的处理能力（Vs）仅与沉降面积有关，而与降尘室高度Ｈ无关。为提高降尘室的降尘室的捕集效率，可从降低气流速度u，降低降尘室的高度Ｈ及增大降尘室长度l或(或宽度b)方面入手。 ３．为了防止粉尘的二次飞扬，保证颗粒在滞流状态下自然沉降，气流通过降尘室的实际速度应在0.2~0.8m/s范围内选取。 若设法使得气流带着颗粒作旋转运动，由于颗粒的密度大于流体的密度，惯性离心力便会将颗粒沿切线方向甩出，使颗粒在径向与流体了生相对运动而飞离中心。另一方面，颗粒周围的流体对颗粒有一个指向中心的作用力，此作用力恰好等于同体积流体维持圆周运动所需的向心力，若与重力声的情况相比，此作用力与颗粒在重力场中所受到的流体的浮力是相当的。此外，由于颗粒在半径方向上与流体有相对运动，也就会受到阻力作 重力沉降公式 一、颗粒运动状态 μρu d p p = Re (1-1) 式中：p Re -----雷诺数 p d -----颗粒直径 m ρ--------空气密度 3/m kg u--------颗粒运动速度 m/s μ-------空气粘度 P a ·s 在293K 和101325 P a 下，干空气粘度1.81×10-5 P a ·s 干空气密度1.2053/m kg 1、层流区：p Re ≤1。 2、滑动区：p Re ≤1，颗粒尺寸很小，与气体分子平均自由程差不多。 3、过渡区：1＜p Re ＜500。 4、湍流区：500＜p Re ＜2×105。 二、颗粒沉降速度 1、层流区 g d u p p s μρ182= (1-2) 式中：s u -----颗粒重力沉降末端速度 m/s p d -----颗粒直径 m p ρ--------颗粒密度 3/m kg g--------重力加速度 m/s 2 μ-------空气粘度 P a ·s 公式(1-2)对粒径为 1.5~75m μ的单位密度（p ρ=10003/m kg ）的颗粒，计算精度在±10%以内。 2、滑动区 gC d u p p s μρ182= (1-3) ?? ? ??????? ??-++=n n K K C 10.1exp 400.0257.11 (1-4) p n d K λ 2 = (1-5) v ρμ λ499.0= (1-6) M RT v π8= (1-7) 式中：s u -----颗粒重力沉降末端速度 m/s p d -----颗粒直径 m p ρ--------颗粒密度 3/m kg g--------重力加速度 m/s 2 μ-------空气粘度 P a ·s C-----坎宁汉修正系数 Kn -----努深数 λ--------气体分子平均自由程 m ρ--------空气密度 3/m kg v -------气体分子的算术平均速度 m/s R-----通用气体常数，8.31411--??K mol J 泥沙沉降速度的分析 姓名：李翔 学号：2009301580073 摘要：在总结回顾国内外泥沙沉降速度测量方法的基础上，重点介绍两种方法，既Dietrich EW(1982)、张瑞谨所研究出来的关于泥沙沉降速度的公式。 关键词：泥沙；沉降速度；计算公式 泥沙在静止的清水中等速下沉时的速度，称为泥沙的沉降速度，简称沉速。由于粒径越粗，沉降速度越大，因此有些文献上又称为水力粗度。它是泥沙的重要的水力特性之一，在研究泥沙运动的问题时，常常要用到。 因为泥沙的重度大于水的重度，在水中的泥沙颗粒将受到重力作用下沉。在开始自然下沉的一瞬间，初始速度为零，抗拒下沉的阻力也为零，这时只有有效重力起作用，泥沙颗粒的下沉会具有加速度，随着下沉速度的增大，抗拒下沉的阻力也会增大，终于是下沉速度达到某一极限值。此时，泥沙所受的有效重力和阻力恰恰相等，泥沙将以等速继续下沉。 实践证明，泥沙颗粒在静水中的下沉时的运动状态与沙粒雷诺数Re d=ν ωd 有关。式中d、w分别为泥沙的粒径及沉速，v 为水的运动粘性滞性系数。 1、Dietrich EW方法 泥沙颗粒在下沉时受到的阻力为： 泥沙颗粒的重力为： 当泥沙颗粒在水中达到一定沉降速度时，重力与阻力相等，泥沙颗粒做匀速运动 令 ， b1=2.891394,b2=0.95296,b3=0.056835, b4=0.002892,b5=0.000245 2、张瑞谨关于泥沙的静水沉降问题的研究 泥沙颗粒的重力： 在静水中所受到的阻力为： 令 运用两种方法算不同粒径泥沙颗粒的沉降速度；其中 g=9.81msˉ2,R=1.65, v=0.000001m2sˉ1,ρ=1000kgmˉ3 沉降法粒度测试原理——Stokes 定律 沉降法是通过测量颗粒在液体中的沉降速度来反映粉体粒度分布的一种方法。我们知道，在液体中大颗粒沉降速度快，小颗粒沉降速度慢。沉降速度与粒径的数量关系， 我们可以从下面的Stokes 定律的数学表达式得到： 从上式可以看到，颗粒的沉降速度与粒径的平方成正比，可见在重力沉降中颗粒越大沉降速度越快。比如在相同条件下，两个粒径比为10：1，那么这两个颗粒的沉降速度之比为100：1。这样通过测量颗粒的沉降速度就可以得到它的粒径了。 为了加快细颗粒的沉降速度，缩短测试时间，提高测试精度，许多沉降仪引入了离 心沉降手段来加快细颗粒的沉降速度。离心状态下，粒径与沉降速度的关系如下： 这就是离心状态下的Stokes 定律。其中ω为离心机角速度，r 为颗粒到轴心的距离。由于离心机转速较高，ω2r 远远大于重力加速度g ，因此同一个颗粒在离心状态下的沉降速度V c 将远远大于重力状态下的沉降速度V ，这就是离心沉降可以缩短测试时间的原因。 从Stokes 定律可以看出，只要测出颗粒的沉降速度，就可以得到该颗粒的粒径。但在实际粒度测量过程中，液体中的颗粒数量很多，大小不同，因此直接测量每一个颗粒 沉降速度是很困难的，因此用透过悬浮液的光强隨时间的变化率来间接地反映颗粒的沉降速度。光强与粒径之间的数量关系可以用比尔定律来描述： 2 18)(D g V f s ηρρ-=2 218)(D r V f s c ηωρρ-=dD D D n k I I i ?∞ -=020)()lg()lg( 通过比尔定律，我们通过测量不同时刻的光强得到光强的变化率，可以求得粒度分布。 土壤污染物沉降速率计算公式及2个沉降速率经验参数 本文章主要提供两个沉降速率的经验值，一个沉降速率V的计算公式，还有几个关于土壤中重金属的小知识。 土壤中重金属的来源主要是大气沉降。有研究表明在旱地，大气沉降、施肥均会带来一定量的重金属输入，水稻田的重金属来源是大气干湿沉降、施肥和灌溉。 颗粒物的沉降分为干沉降和湿沉降。一般来说，大气中颗粒物沉降量中湿沉降占80-90%，干沉降仅占10-20%。 颗粒物的沉降具体到计算中常涉及到沉降速率。沉降速率V是一个难以测定的值，沉降速率V与许多变化的因素有关，如颗粒物粒径大小、气象状态、大气稳定度、相对湿度、风速、沉降面特征等，其中颗粒物粒径大小起着至关重要的贡献。 沉降速率的计算公式： 颗粒物沉降速度可应用斯托克斯定律求出： 式中V：表示沉降速度cm/s； g：重力加速度，cm/s2； 1 / 4 d：粒子直径（直径取0.1μm），cm； ρ1、ρ2：颗粒密度和空气密度，g/cm2（20℃空气密度为 1.2g/cm2）； η：空气的粘度，Pa·S（20℃空气粘度为1.81×10-4Pa·S） 该公式来自《生活垃圾焚烧发电厂烟尘中重金属沉降对土壤环境影响评价方法探讨》（【环保科技】2013年第2期作者：徐玮、李燕、李敏），该论文列出的公式参考文献是：《环境化学》（王晓蓉，南京大学出版社，1993）。 备注：斯托克斯定律：斯托克斯定律(Stokes Law，1845)是由英国科学家乔治·斯托克斯(1819.08.13—1903.02.01)推导出，具体定律是指半径为r的小球在黏度为η的流体中以速度v运行时，小球受到的粘滞阻力为f=6πηrv，即在与粘滞力相比，惯性力可以忽略的情况下斯托克斯导出的阻力表达式。 斯托克斯定律的应用：沉降分离和离心分离 2 / 4 一、选择选题（单选） 1．在滞流区颗粒的沉降速度正比于（）。D (A)（ρs-ρ）的1/2次方(B)μ的零次方 (C)粒子直径的0.5次方(D)粒子直径的平方 2．自由沉降的意思是（）。 D (A)颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计 (B)颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度 (C)颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用 (D)颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程 3．颗粒的沉降速度不是指（）。 B (A)等速运动段的颗粒降落的速度 (B)加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 (C)加速运动段结束时颗粒的降落速度 (D)净重力(重力减去浮力)与流体阻力平衡时颗粒的降落速度 4．回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为（）。A (A) l (B)1/2 (C) 1/4 (D)1/3 5．以下说法是正确的（）。 A (A)过滤速率与A(过滤面积)成正比 (B)过滤速率与A2成正比 (C)过滤速率与滤液体积成正比 (D)过滤速率与滤布阻力成反比 6．叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为（）。D (A) 1/2 (B)1/4 (C) 1/3 (D) l 7．过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩进行恒速过滤，如滤液量增大一倍，则（ C ）。 (A)操作压差增大至原来的倍(B)操作压差增大至原来的4倍 (C)操作压差增大至原来的2倍(D)操作压差保持不变 8．恒压过滤，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时，同一过滤时刻所得滤液量（C ）。 (A)增大至原来的2倍(B)增大至原来的4倍 (C)增大至原来的2倍(D)增大至原来的1.5倍 9．以下过滤机是连续式过滤机（）。 C (A)箱式叶滤机(B)真空叶滤机 (C)回转真空过滤机(D)板框压滤机 10．过滤推动力一般是指（）。 B (A)过滤介质两边的压差(B)过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差 (C)滤饼两面的压差(D)液体进出过滤机的压差 11．板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的（）。C (A)一倍(B)一半(C)四倍(D)四分之一 12．助滤剂应具有以下性质（）。B (A)颗粒均匀、柔软、可压缩(B)颗粒均匀、坚硬、不可压缩 (C)粒度分布广、坚硬、不可压缩(D)颗粒均匀、可压缩、易变形 13．旋风分离器的总的分离效率是指（）。D (A)颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率 (B)颗粒群中最小粒子的分离效率 (C)不同粒级(直径范围)粒子分离效率之和 (D)全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率 14．降尘室的生产能力（）。A (A)只与沉降面积A和颗粒沉降速度ut有关(B)与A、ut及降尘室高度H有关 (C)只与沉降面积A有关(D)只与ut和H有关 5 颗粒的沉降 Settling of Particles 5.1 概述 5.1.1 均相物系和非均相混合物系 （1）均相物系(homogeneous system) ： ?物系内部各处物料性质均匀，不存在相界面的混合物系。（2）非均相物系(non-homogeneous system)： ?物系内部有明显的相界面存在，界面两侧物料的性质不同 的混合物系。 ?非均相物系组成： 连续相：流体（气体或液体） 分散相：固体颗粒 5.1.2 沉降分离 由于密度差异，在外力作用下，使两相发生相对运动，从而达到分离的目的 重力沉降(gravity settling) 离心沉降(centrifuge settling) 5.1.3 应用 （1）回收分散物质 （2）净制分散介质 （3）环保 5.2 重力沉降(gravity settling) 5.2.1 球形颗粒的自由沉降(free settling) ?自由沉降：单个颗粒或发生在稀疏颗粒流体中的沉降 ?干扰沉降(hindered settling)：颗粒沉降会受到其他颗粒的 影响 5.2.2 自由沉降速度 （1）受力分析 ?光滑球形颗粒： 质量m ，截面积A p ，直径d p 、密度ρp ?静止流体：粘度μ，密度ρ ?重力场中：u ——颗粒相对于流体的运动速度，m/s ζ——曳力系数(drag coefficient)，无量纲 3g 6p p F mg d g πρ==：重力3 6b p F d g π ρ=：浮力22 2 242D p p u u F A d ρπ ρζζ==曳力：浮力F b 曳力F D 重力F g 1、弹性理论计算式 将地基视为半无限各向同性弹性体，根据弹性理论可得到沉降计算公式。 在集中力P作用下，半无限弹性体中点A（x,y,z）处的竖向应变z ε表达式为 )]([ 1y xzzEσσμσε+?= 上式中点A处的附加应力xσ、yσ和zσ可采用布辛涅斯克解，地面上某点（ x,y,0）处的沉 降可通过积分得到，∫+ ? ==2 2 2) 1( yxE P dzszπ μ ε 在半无限弹性体上作用有均布柔性圆形荷载，荷载密度为p,荷载作用区半径为b,直径为 B=2b。类似前面分析，可以通过积分得到地基中土体竖向位移表达式为 ] )1([ )1(1 2II b z E pb sμ μ? + + = 2、分层总和法 分层总和法是一类沉降计算方法的总称，在这些方法中，将压缩层范围内的地基土层分成若干层，分层计算土体竖向压缩量，然后求和得到总竖向压缩量，即总沉降量。在分层计算土体压缩量时，多数采用一维压缩模式。竖向应力采用弹性理论解。压缩模量采用压缩试验测定，如采用e-p’曲线，或e-logp’曲线。 (1) 普通分层总和法 将压缩层范围内土层分成n层，应用弹性理论计算在荷载作用下各土层中的附加应力。采用压缩试验所得的土体压缩性指标，分层计算各土层的压缩量，然后求和得到沉降量。沉降计算公式如下：∑∑=== ?=n i i iiiH ss11ε 根据应用的土体压缩性指标，可改写下述几种形式。直接采用压缩试验e-p’曲线，考虑01 e e + ?? = ε，可改写为下述形式，∑=+ ? =n i i i iiH e ee s1 1 211 采用压缩系数表示，可改写为下述形式，∑∑==+ ? = + ? =n i n i i i ii i i iiiH e pa H e ppa s11 一、单选题 1．在滞流区颗粒的沉降速度正比于（）。D (A)（ρs-ρ）的1/2次方(B)μ的零次方 (C)粒子直径的0.5次方(D)粒子直径的平方 2．自由沉降的意思是（）。D (A)颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计 (B)颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度 (C)颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用 (D)颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程 3．颗粒的沉降速度不是指（）。B (A)等速运动段的颗粒降落的速度 (B)加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 (C)加速运动段结束时颗粒的降落速度 (D)净重力(重力减去浮力)与流体阻力平衡时颗粒的降落速度 4．对于恒压过滤（）。D (A)滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的2倍 (B)滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍 (C)滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍 (D)当介质阻力不计时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的2倍 5．回转真空过滤机洗涤速率与最终过滤速率之比为（）。A (A) l (B)1/2 (C) 1/4 (D)1/3 6．以下说法是正确的（）。B (A)过滤速率与S(过滤面积)成正比 (B)过滤速率与S2成正比 (C)过滤速率与滤液体积成正比 (D)过滤速率与滤布阻力成反比 7．叶滤机洗涤速率与最终过滤速率的比值为（）。D (A) 1/2 (B)1/4 (C) 1/3 (D) l 8．过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩进行恒速过滤，如滤液量增大一倍，则（）。 C (A)操作压差增大至原来的2倍(B)操作压差增大至原来的4倍 (C)操作压差增大至原来的2倍(D)操作压差保持不变 9．恒压过滤，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时，同一过滤时刻所得滤液量（）。 C (A)增大至原来的2倍(B)增大至原来的4倍 (C)增大至原来的2倍(D)增大至原来的1.5倍 10．以下过滤机是连续式过滤机（）。C 1烟气中颗粒沉降计算公式
沉降速度
沉降法粒度检验基本知识Stokes定律
土壤污染物沉降速率计算公式及2个沉降速率经验参数
沉降例题
5 颗粒的沉降(3版)
常用沉降计算方法
1在滞流区颗粒的沉降速度正比于(