重力沉降室的设计

环境工程原理大型作业重力沉降室的设计重力沉降室是环境工程中常用的一种处理废水悬浮物的设备，具有结构简单、操作方便、运行稳定等特点。

下面将从设计原理、结构和工作原理三个方面进行具体介绍。

1.设计原理：重力沉降室利用重力对废水中的固体颗粒进行沉降分离。

当废水经过沉降室时，由于废水流速的减慢，使得固体颗粒由于自身重力的作用而向下沉降，最终沉积在重力沉降室底部，而清水则从沉降室上部流出。

2.结构设计：重力沉降室的结构应尽量简单，通常分为进水段、沉降段和出水段三部分。

进水段是废水进入沉降室的入口，通常设置在沉降室的一侧，进水段具有一定的宽度，以确保废水能够均匀地进入沉降室。

沉降段即为沉降室的主体部分，其宽度一般为进水段的2倍，以便让废水在沉降室内形成较大的沉降区域。

出水段通常设置在沉降室的另一侧，出水段的宽度与进水段相似，以保持废水流经重力沉降室时的稳定流速。

3.工作原理：当废水进入重力沉降室时，由于重力的作用，其中的固体颗粒会向下沉降，沿着沉降室的底部积累。

同时，为了保持较高的沉降效率，应适当增加沉降室的长度。

较轻的悬浮物则会随着上层水流一同流出沉降室，从出水段排出。

为了进一步提高沉降效果，可以在进水段和出水段之间设置泄流口，以控制进出水的流速，避免流速过快而影响沉降。

为了实现重力沉降室的设计，需要进行一定的工程计算和水力学分析。

首先需要确定废水的流量和水质特点，计算进水段、沉降段和出水段的尺寸和形状。

同时需要考虑沉降室的底部清污装置，以便定期清理沉积的悬浮物。

此外，还需要进行模拟或现场试验，验证设计的合理性，并对工程效果进行评估。

综上所述，重力沉降室的设计是环境工程中的一项重要内容，通过合理选择结构和参数，可以有效地去除废水中的悬浮物，提高水质的处理效果。

通过深入的设计和研究，我们可以进一步完善重力沉降室的性能和工作效率，提升其在环境工程领域的应用价值。

重力沉降室沉降室被用于从气流中分离较大的颗粒（直径通常大于100 μm）。

在沉降室中，颗粒受重力的作用从缓慢流动的气流中分离出来，并将沉积到仓底或集尘斗中，而气体继续流走。

必需注意的是，气体离开沉降室时，出口气速要足够大，以确保残留在气流中的颗粒不再沉降，造成固体颗粒的堆积，从而堵塞管道的水平部分。

图1. 重力沉降室示意图理论上，可以设计一个足够大的沉降室，以高效分离小粒径颗粒，但由于尺寸或造价的问题，该方法通常不可行。

实际应用中，在气流中有一些大的颗粒（直径超过100μm）的情况下，沉降室通常用在其他分离设备之前，用做预分离器，因为大颗粒会损坏二级分离设备，其中一个最普遍的例子是用来分离并去除从喷砂清洁器中出来的一些坚硬和具有磨损性的喷砂材料。

尽管旋风分离器可以用较小的体积达到更好的分离效果，但考虑到沉降室的物理设计简易、压降低、抗颗粒的摩损等因素，通常会选用沉降室。

沉降室可按如下公式进行设计：其中:V = 沉降室的有效容积(除去集尘斗的容积)，m3td = 直径为d的颗粒沉降要求的时间，sQ = 气体流量，m3/s和其中td = 直径为d的颗粒沉降要求的时间，sh = 除集尘斗外，沉降室的有效高度，mUT = 所收集颗粒的终端沉降速度，m/s表1给出了在沉降室设计中一些终端沉降速度UT的值。

表1 空气中球形颗粒的终端沉降速度终端沉降速度颗粒直径, μm[m/s]0.1 8.7 × 10-70.2 2.3 × 10-60.4 6.8 × 10-61.0 3.5 × 10-52.0 1.19 × 10-44.05.0 × 10-410.0 3.00 × 10-320.0 1.2 × 10-240.0 4.8 × 10-2100.0 2.46 × 10-1400.0 1.571000.0 3.82注：颗粒密度= 1000 kg/m3, 空气温度为20℃，压力为1bar。

《环境工程原理》大型作业题目：4000重力降尘室的初步设计学院：环境科学与工程学院专业名称：学号：学生姓名：指导教师：目录一、前言 3二、设计条件 4三、设计任务 4四、设计说明 41、重力沉降的说明42、重力沉降的原理53、重力沉降室的结构 54、沉降时间和（最小粒径时的）沉降速度65、沉降室的尺寸66实际性能和测试6五、工艺计算71、降尘室尺寸的设计72、沉降原理73、沉降流型的判断和最小颗粒直径的计算84、颗粒回收的百分率85、降尘室隔板数的设置9六、主要符号说明10七、总结10八、参考文献10一、前言大型作业是《环境工程原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。

在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。

大型作业不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。

所以，大型作业是培养学生独立工作能力的有益实践。

通过大型作业,学生应该注重以下几个能力的训练和培养：1. 查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；3. 迅速准确的进行工程计算的能力；4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。

二、设计条件、含尘气体成分：炉气和矿石；2、气体密度：3、矿石密度：；4、粘度：；5、气体流量：三、设计任务1、设计方案确定（长宽高）；2、矿尘颗粒沉降流型判断；3、理论上能完全捕集的最小颗粒直径。

4、降尘室的隔板数。

5、重力沉降室的工艺尺寸计算。

四、设计说明1.重力沉降的说明一种使悬浮在流体中的固体颗粒下沉而与流体分离的过程。

重力沉降除尘设计计算
1. 确定颗粒物的特性，包括颗粒物的密度、粒径分布、形状等。

这些参数将直接影响重力沉降的效率和设备的尺寸。

2. 确定气体流速，气体流速将影响颗粒物在气流中的运动情况，从而影响重力沉降的效率。

通常需要根据实际情况测定气体流速。

3. 设备尺寸计算，根据颗粒物的特性和气体流速，可以利用Stokes定律等相关公式计算出重力沉降设备的尺寸，包括沉降室的
高度、横截面积等参数。

4. 设备布局设计，根据实际场地情况和处理空气的量，设计合
理的设备布局，确保空气能够充分接触到沉降设备，达到最佳除尘
效果。

5. 安全考虑，在设计过程中需要考虑设备的安全性，避免因为
设计不当而导致设备运行时的安全隐患。

总的来说，重力沉降除尘设计计算需要综合考虑颗粒物特性、
气体流速、设备尺寸计算、设备布局设计以及安全考虑等多个方面，
确保设计的合理性和可行性。

同时，根据具体情况可能还需要考虑其他因素，如设备材质选择、清灰系统设计等。

这些都需要在设计计算过程中全面考虑，以确保重力沉降除尘设备的高效运行和长期稳定性。

第三节重力沉降室和惯性除尘器一、重力沉降室1重力沉降室的特点重力沉降室是一种原理、结构都简单的除尘器，它是依靠在特定环境中粉尘受到的地球引力作用即粉尘自身的重力作用从气流中别离粉尘的。

重力沉降室具有以下性能特点。

〔1〕适合于别离气流中粒径在50~100m以上的粉尘。

〔2〕能耗低，阻力一般在50~2021uf =g(ρs−ρa )d s218μu0u0t1=ℎu fu f——粉尘颗粒的沉降速度，m/ s②粉尘在沉降室内的停滞时间t2=Lu0〔4-13〕式中：t2——粉尘在沉降室内的停滞时间，s；L——沉降室长度，m；u0——粉尘颗粒的水平运动速度，m/ s③粉尘沉降下来不被气流带走的条件，即重力沉降室粉尘别离的条件t1≤t2〔4-14〕即：ℎu f ≤Lu0〔4-15〕式〔4-15〕说明，只有沉降时间不大于停滞时间，粉尘在沉降室内才可能沉降到沉降室底部，使得粉尘从气流中别离出来，这就是重力沉降室粉尘别离的原理。

3重力沉降室的设计:沉降室处理风量为Q，粉尘粒径为d，密度为ρ，温度为常温2021空气的动力黏性系数μ=×10uf u f u0L≥u0u fℎB=Oℎu0；h——沉降室高度，m；Q——沉降室处理风量，m³/s。

由此计算出了沉降室的最小尺寸〔长、宽、高〕，可根据实际条件和所处位置等因素确定重力沉降室的实际尺寸大小，即在计算的长、宽、高等尺寸上按实际空间大小进行调整。

重力沉降室图4-1 重力沉降室粉尘别离的原理图的灰斗、排灰装量、进出风管道等可根据实际要求设计制作。

在实际制作时，重力沉降室的灰斗、排灰装置必须密闭、不漏风。

将式〔4—11〕代入式〔4—16〕，可计算出现有的重力沉降室能够100%别离的最小粉尘粒径d。

smind smin≥√18μℎu0g(ρs−ρa)L〔4-16〕4．重力沉降室的应用〔1〕重力沉降室的结构重力沉降室的结构主要由进气口、室体、出风口、灰斗和出灰装置等局部组成。

《环境工程原理》大型作业题目：某重力降尘室的设计6000立方米／小时学院：专业名称：学号：学生姓名：指导教师：年月日目录一、前言--------------------------------------------------------------------------------------------------3二、设计任务------------------------------------------------------------------------------------------3三、设计条件------------------------------------------------------------------------------------------3四、设计说明------------------------------------------------------------------------------------------31、某重力降尘室的设计------------------------------------------------------------------------------32、流程图及流程说明----------------------------------------------------------------------33、计算结果------------------------------------------------------------------------------4五、工艺计算------------------------------------------------------------------------------------------41、------------------52、----------------------------------------------------------------------------------53、---------------------------------------------------------------------6六、计算结果表-------------------------------------------------------------------------------------10七、主要符号说明---------------------------------------------------------------------------------11八、总结-------------------------------------------------------------------------------------------------11九、参考文献-----------------------------------------------------------------------------------------11前言大型作业是《环境工程原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。

重力沉降室的设计假设通过重力沉降室断面的水平气流的速度V分布式均匀的，呈层流状态；入口断面上粉尘分布均匀（即每个颗粒以自己的沉降末端速度沉降，互不影响）；在气流流动方向上尘粒和气流速度相等，就可得到除尘设计的简单模式。

（一）沉降时间和（最小粒径时的）沉降速度尘粒的沉降速度为Vt，沉降室的长、宽、高分别为L、W、H，要使沉降速度为Vt的尘粒在沉降室内全部去除，气流在沉降室内的停留时间t（）应大于或等于尘粒从顶部沉降到灰斗的时间（），即：将代入上式，可求出沉降室能100%捕集的最小粒径dmin上式是在理想状况下得到的，实际中常出现反混现象，工程上常用36代替式中的18，这样理论和实践更接近。

室内的气流速度u应根据尘粒的密度和粒径确定。

常取0.3—0.5m/s，一般取0.2—2m/s。

沉降室的设计：概括1.沉降时间,2.沉降速度(按要求沉降的最小颗粒)（二）沉降室尺寸先按算出捕集尘粒的沉降速度us，在假设沉降室内的气流速度V和沉降室高度H（或宽度W），而后求沉降室的长度和宽度（或高度）。

Q=WHV=WLVt沉降室长度：沉降室宽度：Q为处理气流量，m3/s三、沉降室的结构重力除尘一般是让气流慢慢地通过结构简单而体积较大的除尘室，这样可为颗粒提供落入底部灰斗的机会。

颗粒需要降落的距离可通过在除尘室中放置一些水平隔板而缩短。

类型：重力沉降室可放置导流板，以改变气流的方向，以产生惯性作用，也可利用鱼鳞板、百叶窗以产生惯性作用。

有单层沉降室，有多层沉降式（平行的放置一些隔板）。

折流板式沉降室（垂直的折流板安装在沉降室的顶部，惯性作用力会增强颗粒的重力作用。

当气流被绕过折流板底部的时候，由于气流路径上这段弯曲部分的惯性作用，颗粒被分离下来。

四、实际性能和测试沉降式的实际性能几乎从不进行实验测量或测试，在最好的情况下，这种装置也只能作为气体的初级净化，除去最大和最重的颗粒。

沉降室的除尘效率约为40—70%，仅用于分离dp>50μm的尘粒。

重力沉降室的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握重力沉降的基本原理，了解其在环保和工业中的应用。

2. 学生能够运用数学和科学知识，描述重力沉降过程中颗粒物的运动规律。

3. 学生能够掌握影响重力沉降效果的主要因素，如颗粒大小、液体粘度等。

技能目标：1. 学生能够运用实验仪器进行重力沉降实验，并正确记录、处理实验数据。

2. 学生能够运用图表、公式等工具分析和解决与重力沉降相关的问题。

3. 学生能够运用所学知识，设计简单的重力沉降室，提高解决实际问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到重力沉降技术在环境保护和资源回收中的重要性，增强环保意识。

2. 学生在实验过程中，培养观察、思考、合作的科学精神，提高对科学研究的兴趣。

3. 学生能够通过本课程的学习，体会到科学知识在实际生活中的应用，增强学以致用的意识。

课程性质：本课程为物理学科的科学探究课，结合实验和实践，使学生深入了解重力沉降原理及其应用。

学生特点：六年级学生已具备一定的物理知识和实验技能，对科学现象充满好奇，具备初步的团队合作能力。

教学要求：注重理论与实践相结合，引导学生通过实验发现、探究重力沉降规律，提高学生的实践能力和创新能力。

在教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与，充分调动学生的学习积极性。

二、教学内容1. 引入重力沉降概念：通过图片、视频等形式，展示重力沉降在实际生活中的应用，如污水处理、矿物加工等，激发学生兴趣。

2. 重力沉降原理：讲解颗粒物在液体中的受力分析，引导学生理解颗粒物沉降的物理过程。

3. 影响重力沉降效果的因素：介绍颗粒大小、液体粘度、沉降速度等参数，分析它们对重力沉降效果的影响。

4. 重力沉降实验：指导学生进行实验，观察不同条件下颗粒物的沉降现象，记录实验数据。

- 实验一：观察不同颗粒大小的沉降速度。

- 实验二：观察不同液体粘度下的沉降效果。

5. 实验数据分析：教授学生运用图表、公式等方法，分析实验数据，总结重力沉降规律。

沉降室设计沉降室是使含尘气流中的尘粒借助重力作用自然沉降，来达到净化气体的装置。

这种装置具有结构简单、造价低、施工容易(可以用砖砌或用钢板焊制)、维护管理方便、阻力小(一般为50～150Pa)等优点，但由于它体积大，除尘效率低(一般只有40%～50%)，仅适于捕集大于50μm的粉尘粒子，故一般只用于多级除尘系统中的第一级除尘。

细小颗粒由于沉降速度小，在沉降室内一般是收不下来的。

为了提高沉降室的效率，有时在沉降室内安装上下交替的垂直挡板，利用惯性作用来提高收尘效率。

一、简介沉降室是最简单的除尘设备，早期曾用于立窑除尘或其他除尘设备前降低废气的含尘浓度，现在已不作为单独的除尘器使用，但是两个设备的连接部分或多条管道的汇接点，对粉尘往往起着沉降作用。

如回转窑或烘干机等尾部、窑磨一体机的汇风箱等可以看作沉降室。

烟气进入沉降室后由于面积扩展，速度降低，大颗粒粉尘由于沉降速度高，在烟气未流出沉降室前就已降落到底，由沉降室底部储存灰斗收集，未沉降下来的粉尘随烟气带出。

安装在窑炉等热工设备后面的沉降室主要是方便相邻设备的连接，它的除尘效率一般只有30%左右，仅作为初步净化用，也为后面的除尘设备运行创造有利条件。

二、沉降室的参数计算沉降室的设计计算，主要是根据要求处理的气体量和净化效率确定沉降室的尺寸，最关键的是选择适当的气流速度。

气流速度低，分离效果好，但除尘器截面积较大；气流速度大，分离效果差，且易引起二次扬尘。

因此，应选择沉降室中的气流速度低于物料被重新带走的二次扬尘速度。

2.1气体流速为了使问题简化，在沉降室的设计计算中假定：沉降室内气流分布均匀，并处于层流状态；进入除尘器的尘粒以气流速度v向前运动，同时以沉降速度v0下降，如右图所示。

则进入沉降室的含尘气体在沉降室断面上的流速，根据含尘气体的临界速度vc确定。

式中，vc为含尘气体的临界速度，m/s；k为流线系数，取10～20，k值随尘粒直径dP减小而递增；其余符号意义同前。