3.2.1重力沉降原理

（1）自由沉降：单个颗粒在无限流体中的降落过程。

（2）重力沉降速度：以球形颗粒为例，设颗粒的密度为ρ_s，直径为d，流体的密度为ρ，沉降速度表达式

（3）阻力系数ξ

通过因次分析法得知，ξ值是颗粒与流体相对运动时的雷诺数Ret的函数

对于球形颗粒的曲线，按Ret值大致分为三个区：

a) 层流区或托斯克斯(stokes)定律区（10 –4＜Ret<1）  

b) 过渡区或艾伦定律区（Allen）（1＜Ret<103）

c) 湍流区或牛顿定律区（Nuton）（103＜Ret ＜ 2×105）

（4）沉降速度的计算：试差法

（5） 实际沉降

干扰沉降、壁面效应、非球形颗粒的沉降

3.2.2 重力沉降设备

（1）降尘室

从气流中分离尘粒的重力沉降设备称为降尘室

只适用于分离粗颗粒(直径75μm以上)，或作为预分离设备。

降尘室的计算 ：

设计型 已知气体处理量和除尘要求，求降尘室的大小

操作型 用已知尺寸的降尘室处理一定量含尘气体时，计算可以完全除掉的最小颗粒的尺寸，或者计算要求完全除去直径dp的尘粒时所能处理的气体流量。

（2）增稠器（沉降槽）

用于分离液-固混合物

结构：与降尘室一样，沉降槽的生产能力是由截面积来保证的，与其高度无关。故沉降槽多为扁平状。

特点：属于干扰沉降

愈往下沉降速度愈慢-----愈往下颗粒浓度愈高，其表观粘度愈大，对沉降的干扰、阻力便愈大；沉降很快的大颗粒又会把沉降慢的小颗粒向下拉，结果小颗粒被加速而大颗粒则变慢。

有时颗粒又会相互聚结成棉絮状整团往下沉，这称为絮凝现象，使沉降加快。

3.2.3 离心沉降原理

依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程

适于分离两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。

3.2.4离心沉降设备

旋风分离器：

结构：上部为圆筒形，下部为圆锥形。

评价旋风分离器性能的两个主要指标：

1)分离性能：用临界粒径和分离效率来表示

2)压降：小好，一般在500~2000Pa左右

案例

降尘室在实际生产中的应用

重力沉降室在水泥窑余热发电系统中的应用：

常用的粉尘分离器有重力沉降室、惯性收尘器、旋风收尘器等几种。其中：重力沉降室一般适用于收集≥40 μm颗粒粉尘，对于细小的颗粒粉尘收尘效果并不明显；惯性收尘器一般可捕集的粒径≥20~30 μm，另其压力损失因其型式不同而有很大差别，通常为100~1 000 Pa；旋风收尘器处理含尘浓度（标况）较高（300~500 g/m3）和粉尘粒径较小（~100μm）的烟尘，且收尘效率也很高；但其阻力损失大，壳体易磨损，要求处理风量稳定等。

鉴于水泥窑余热发电对粉尘分离器的特殊性要求，设计中一般很少选择旋风收尘器；在场地受限和系统阻力允许的情况下，会选择使用惯性收尘器；较多使用的粉尘分离器则是重力沉降室。为了改善重力沉降室的除尘效果，可在其中设置各种形式挡板，使气流方向发生急剧转变，利用尘粒的惯性或使其和挡板发生碰撞而捕集，这种除尘器称为惯性除尘器。惯性除尘器的结构形式分为碰撞式和回转式两类。气流在撞击或方向转变前速度愈高，方向转变的曲率半径愈小，则除尘效率愈高。

1.惯性除尘器：

工作原理: 利用尘粒在运动气流中具有的惯性力, 通过突然改变含尘气流的流动方向, 或使其与某种障碍物碰撞,使尘粒的运动轨迹偏离气体流线而达到分离的目的. 这类工业除尘设备适用于净化d≥20μm非纤维性粉尘. 由于净化效率低, 常用作多级除尘中的初级除尘.主要类型有: 碰撞式, 回转式和惰性式除尘器.其特点是结构简单，阻力较小（10—80毫米水柱），适用净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘，但净化效率较低（40—80%）

2.粉尘沉降室

借助重力使含尘气流中尘粒自然沉降并使其与气体分离的一种除尘设备。含尘气流进入沉降室后，流通断面扩大，流速变缓，当其通过沉降室的时间大于尘粒沉降至室底部时间时，尘粒即被分离出来。

3.多层重力沉降室

水泥窑余热发电项目中，窑头蓖冷机排出的废气中携带出一定数量的熟料颗粒，这些熟料颗粒的粒径较大、硬度高。如果窑头蓖冷机排出的废气不做处理直接进入窑头余热锅炉中，将会导致锅炉受热面的严重磨损，影响锅炉的使用寿命，进而影响余热发电系统的运行的可靠性。