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重力沉降gravitational settling

時間：2020-03-01 來源：網(wǎng)絡 瀏覽：
因組成懸浮系的流體和懸浮物具有密度差，在重力場中發(fā)生相對運動，因而得到分離的沉降操作。在重力場中，密度不同于流體的懸浮物(固體顆?；蛞旱?，受到三個作用力：①重力Fg＝mg，式中m為顆粒質(zhì)量，g為重力加速度；②浮力

，式中 ρp、ρ分別為顆粒和流體的密度；③流體對顆粒作繞流運動所產(chǎn)生的曳力Fd＝ξApρu2/2，式中Ap為顆粒在垂直于運動方向上的投影面積；u為顆粒對流體的相對速度；ξ為阻力系數(shù)。沉降開始時，這三種力不平衡，顆粒向下作加速運動。隨著速度的增加，曳力逐漸增大，最后顆粒所受各力達到平衡，向下作等速運動。顆粒在等速運動階段的下降速度，稱為沉降的終端速度，又稱為沉降速度ut。對于符合斯托克斯定律（見繞流）的球形小顆粒，沉降的終端速度為：
　　　　　　

式中dp為粒徑；μ為流體粘度。對于細小顆粒，沉降的加速階段極短，可近似地認為顆粒總是以速度ut沉降的。粒徑很小時，沉降速度很低。在液相懸浮系中添加絮凝劑（如明礬），使顆粒凝聚，可提高沉降速度。
　　重力沉降設備主要有下列類型：
　　降塵室 　用于氣體除塵，如從焙燒礦石的爐氣中分離固體顆粒。最簡單的降塵室（圖1）

圖1

為一長方形容器，底部設有集塵斗（灰斗）。含塵氣體自降塵室一端進入后，塵粒隨氣體作平移運動，同時又作沉降運動。如果它在氣流到達出口端前沉降到降塵室底部，它就能與氣體分離。降塵室在單位時間內(nèi)的含塵氣處理量V與降塵室的底面積A及沉降速度ut成正比，即：
　　　　　　　　

V＝Aut

含塵氣處理量與降塵室的高度無關，因此降塵室以扁平形狀為佳。為提高降塵室的處理能力，可在其中設置多層水平降塵隔板（圖2）。這種多層降塵室為塵粒沉降提供的有效水平面積包括底面積和各層降塵隔板面積。

圖2

　　增稠器 　通常是一個錐形底的圓筒或圓池（圖3）。

圖3

將懸浮液連續(xù)加到圓筒中心液面以下，清液經(jīng)周邊溢出，懸浮物緩慢沉至器底。器底設有旋轉(zhuǎn)齒耙，將沉渣移至中心，用泥漿泵排出。固體顆粒在增稠器內(nèi)的沉降過程大致可分為三個階段：①在容器上部，顆粒濃度很小，顆粒沉降可認為互不干擾，稱為自由沉降階段。②在容器下部，顆粒濃度增大，顆粒沉降互相干擾，沉降速度很小，稱為干擾沉降階段。③在容器底部，沉聚泥漿自身經(jīng)歷的增稠壓縮階段。增稠器具有澄清液體和增稠懸浮液的雙重功能，主要用于顆粒濃度較低的懸浮液的分離，如工業(yè)用水的澄清及過濾的預處理。  
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