簡介
因組成懸浮系的流體和懸浮物具有密度差,在重力場中發生相對運動,因而得到分離的沉降操作。在重力場中,密度不同於流體的懸浮物(固體顆粒或液滴),受到三個作用力:①重力Fg=mg,式中m為顆粒質量,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生的曳力Fd=ξApρu2/2,式中Ap為顆粒在垂直於運動方向上的投影面積;u為顆粒對流體的相對速度;ξ為阻力係數。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,最後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。對於符合斯托克斯定律(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。對於細小顆粒,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
用於氣體除塵,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)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後,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,可在其中設定多層水平降塵隔板(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。