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微粒之间的相互影响气溶胶中个别微粒的沉降要受到周围颗粒的影响。均匀分散于介质中的微粒沉降,并不是将其下方的介质压缩,而是把下方的气体分子挤上去。在高浓度情况下,微粒之间距离很小,上升的气体分子就会对邻近的微粒产生向上的附加作用力,使微粒沉降速度降低。这种影响与微粒浓度有关。沉降运动还受微粒彼此碰撞和凝并的影响。如果浓度极高,微粒可以彼此接触,形成整体运动的微粒云,而不是形成微粒
团块。如介质中仅存在一种颗粒,其浓度小于或等于10008/1113时,可以不考虑微粒间的相互影响;当几种微粒同时存在,1008/11!3浓度时,作为离散颗粒沉降已成问题;当微
粒浓度达到20000 8/1!!3就必须考虑微粒的相互作用。3.1.4惯性碰撞
气体夹带颗粒物与一物体做相对运动,如图3, 4所示。由于遇到障碍物,气体发生绕
流,流线在障碍物前工^处出现弯曲;但质量远大于气体分子的颗粒因惯性作用,继续向前运动。颗粒在前进中受到气体阻力的作用,速度逐渐降低(相当于抛射运动〕,存在最大运动距离^。当工5〈^时颗粒与障碍物不会碰撞;而当;^:^时便发生碰撞;且^/:^越大,碰撞越激烈。所以可用工」"来表征碰撞效应。
工3不易计算求取,但可以认为^与障碍物宽度6 (圆柱形或球形物为直径)成正比,因此可以用&^组成表征碰撞效应的无因次数,并称其
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为惯性碰撞数"I。参照式。^^))可得:
IV ―工3 一|0一《^
式中V。^颗粒的初速度,可认为等于气流与障碍物的相对运动速度,!!!/" ^颗粒直径,III; 6—一障碍物宽度,III。惯性碰撞是惯性除尘、过滤除尘和洗涤除尘等的重要作用机理。离心力沉降
则微
在旋转气流内.微粒随气流做圆周运动(图3.5、如果运动处于斯托克斯区, 粒切向运动方程为:
如果能掌握切向运动速度在径向的分布规律.就可以求出运动时间I。
3.2颗粒的扩散
3.2.1布朗运动与扩散
(!)布朗运动气体或连续介质中的原子、分子或分子团做无规则运动.其运动轨迹为无规则折线[图3, 6 (幻]。介质中的颗粒受原子或分子碰撞,也做无规则运动:颗粒运动时由于分子多次碰撞(一般每秒钟碰撞约1021次),所以其运动轨迹更为复杂[图3.6 化)]。这种运动首先由英国植物学家布朗在1827年观察并描述,所以称为布朗运动。
爱因斯坦研究发现,一定时间内布朗运动的均方根位移有如下关系:
元2=20^ 〔3, 42〉
(&) ⑨ 图3, 6分子运动和布朗运动
式中文^均方根位移,
02^布朗扩散系数,!!!2/^; 运动时间,3。
布朗扩散通量大量颗粒的布朗运动引起布朗扩散。单位时间内通过单位面积扩散的微粒量为布朗扩散通量,它与介质中颗粒浓度梯度成正比: