18 第五章 颗粒污染物控制技术基础.ppt
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本课件为《大气污染控制工程》第四节 颗粒捕集的理论基础部分，围绕流体阻力、重力沉降、离心沉降、静电沉降等内容展开，并延伸讲解惯性碰撞，逐页给出图示与文字说明，便于课堂讲授与课后复习。
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第1页：第四节颗粒捕集的理论基础
第四节颗粒捕集的理论基础
- 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
- 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
- 外力：重力、离心力、惯性力、静电力、磁力、热力、泳力等
- 颗粒间相互作用力：颗粒浓度不高时可以忽略
第2页：流体阻力
流体阻力
- 流体阻力＝形状阻力＋摩擦阻力
- 阻力的方向和速度向量方向相反
第3页：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
流体阻力
第4页：颗粒尺寸与气体平均自由程接近时
颗粒尺寸与气体平均自由程接近时
流体阻力
- 颗粒尺寸与气体平均自由程接近时，颗粒发生滑动——坎宁汉修正
第5页：阻力导致的减速运动
阻力导致的减速运动
- 根据牛顿第三定律
- 若仅考虑Stokes区域
- 积分得
- 速度由u0减速到u所迁移的距离
- 若引入坎宁汉修正系数C
- 停止距离－驰豫时间或松弛时间
第6页：重力沉降
重力沉降
- 力平衡关系
- Stokes颗粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影响）
- 湍流过渡区
- 牛顿区
- Stokes直径
- 空气动力学直径
第7页：离心沉降
离心沉降
第8页：静电沉降
静电沉降
- 力平衡关系
- 静电沉降的末端速度习惯上成为驱进速度，用表示，对于Stokes粒子：
第9页：惯性沉降
惯性沉降
第10页：惯性碰撞
惯性碰撞
- 惯性碰撞的捕集效率取决于三个因素
- 气流速度在靶周围的分布，用ReD衡量
- 颗粒运动轨迹，用Stokes数描述
- 颗粒对捕集体的附着，通常假定为100％
第11页：惯性碰撞分级效率与的关系
惯性碰撞分级效率与的关系
惯性碰撞
第12页：直接拦截发生在颗粒距捕集体
直接拦截发生在颗粒距捕集体
- 直接拦截发生在颗粒距捕集体dp/2的距离内
- 拦截效率用直接拦截比R表示
- 对于惯性大的颗粒
- 对于惯性小的颗粒
第13页：扩散沉降
扩散沉降
- 扩散系数和均方根位移
- 布朗扩散作用对于小粒子的捕集影响较大
- 颗粒的扩散类似于气体分子的扩散
- 对于粒径约等于或大于气体分子平均自由程的颗粒
- 对于粒径大于分子但小于气体平均自由程的颗粒
- 颗粒的均方根位移（时间t秒钟）
第14页：标准状态下布朗扩散平均位移与重力
标准状态下布朗扩散平均位移与重力
扩散沉降
第15页：扩散沉降效率
扩散沉降效率
- 扩散沉降效率取决于皮克莱数Pe和雷诺数Re
- 粘性流单个圆柱体的效率
- 势流单个圆柱体效率
- 孤立球形捕集体
- 从理论上讲，是可能的
第16页：惯性碰撞、直接拦截和布朗
惯性碰撞、直接拦截和布朗
扩散沉降效率
