如果在液體中懸浮的顆粒粒徑小，就會引起布朗運動。布朗運動像分子運動一樣進行無規則運動，因此和物質移動現象(分子擴散現象)一樣，如在附近有吸收器壁，便向器壁一方擴散。在器壁沉積和被捕集，這個現象稱為擴散沉積。
基本介紹
- 中文名：擴散沉積
- 外文名：Diffusion deposition
- 套用學科：大氣污染控制工程
- 基礎：氣體分子的無規則運動
- 影響因素：微粒尺寸、布朗運動強度
- 現象：沉積、捕集
釋義,表達式,常見擴散方式,
釋義
由於氣體分子的無規則運動，微小粒子幾乎可以自由地穿過流線，部分粒子撞擊在捕集體上而被從氣流中除去的集塵過程。擴散沉積效率取決於佩克萊特數Pe(由慣性力產生的遷移量與擴散遷移量之比)和基於捕集體定性尺寸的雷諾數Ree。只有當Pe值非常小時，擴散沉積導致的顆粒捕集才是重要的。
表達式
由於布朗運動，各微粒的運動軌跡與流體的流線不一致。微粒尺寸越小，布朗運動的強度越大，結果使擴散沉積作用隨之增大。與這種布朗擴散有關的擴散係數D由下式給出：
D=kT/3µdp
式中k——波耳茲曼常數；
T——熱力學溫度；
µ——流體的動力粘度；
dp——微粒的斯托克斯直徑。
常見擴散方式
氣溶膠粒子總是從濃度高的地方向濃度低的地方遷移，因此，氣溶膠粒子總有向各種壁面或表面遷移的趨勢。假如某壁面或表面上的氣溶膠濃度為零，在接近表面的區域將有一個濃度梯度，這種濃度梯度導致氣溶膠向表面連續擴散而發生沉積，從而引起表面附近的氣溶膠濃度降低。雖然這種擴散遷移的範圍很小，但在氣溶膠被限制的小空間內，氣溶膠因擴散沉積而引起的損失是相當重要的。
(1) 穩態擴散
氣體中的粒子濃度不隨時間而變化的擴散就是穩態擴散。考慮粒子向某一壁面(認為此壁面的粒子濃度為零)的擴散就是屬於這種情況。
(2) 非穩態擴散
在許多情況下．特別是由於粒子擴散而損失在壁面或其他表面上，粒子濃度都要隨時間變化，這就是非穩態擴散。此時研究擴散沉積需要用到菲克第二定律。依據問題的性質確立不同的初始條件和邊界條件，即可解菲克第二方程。下面是幾種常遇到的情況。
① 無限體積中的垂直平面
一個垂直平面與一無限大空間的氣溶膠體系接觸，考慮粒子因擴散在平面上的沉積量即屬於這種情況。
② 兩個垂直平面
其間距為H的兩個豎直平面，其間有均勻濃度為Co的氣溶膠，若要考慮氣溶膠粒子在兩個平面上的沉積，就是屬於這種情況。此時，初始條件同一個垂直平面的情況相同，t=0時，C(x，0)=C0；邊界條件為X=0時，C(0，t)=0；x=H時，C(H，t)=0。
③ 管道內的擴散沉積
以上討論的雖然是靜止空氣中的粒子擴散，但對於管道內氣流屬於層流運動的情況，也可用公式估算氣溶膠粒子在管道內因擴散而引起的沉積損失。這是因為氣溶膠流在管道內以穩定的速度流動，相對於內徑不變的管壁可視為靜止氣流。
