流体通过颗粒层(含小结).ppt

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1、第4章流体通过颗粒层的流动§1概述§2颗粒床层的特性§3流体通过固定床的压降§4过滤原理及设备§5过滤过程计算§6加快过滤速率的途径1§1概述1.非均相的含义指体系包含互不相溶的两相或多相,通常可分为:气液相：如雾、泡沫液气固相：如烟、含尘气体液液相：如油水混合物、乳浊液液固相：如泥浆、悬浮液固固相：如矿石、泥砂23.非均相分离的目的（1）回收分散物质：如海盐结晶后从母液中分离结晶盐。（2）净化分散介质：如江水处理制备自来水。（3）环保：如化工厂污水处理。4.常用的分离手段（1）筛分：分离固固混合物。（2）沉降：分离气液、气固混合物。（3）过滤：分

2、离液固混合物。（4）离心分离：分离液液、液固混合物。2.分散相与连续相分散相：处于分散状态的物质，也称分散物质。连续相：处于连续状态的物质，也称分散介质。3众多固体颗粒堆积而成的静止颗粒层称为固定床。许多化工操作都与流体流过固定床的流动有关，常见的有：（1）流体通过固定床进行化学反应，此时组成固定床的颗粒是粒状或片状。（2）固体悬浮液的过滤。悬浮液中固体颗粒形成的滤饼作为固定床，滤液通过颗粒间的流动。4§2颗粒床层的特性56当量直径dev、dea、des在数值上是不相等的，它们间存在如下关系：ψ称非球形颗粒的形状系数7非球形颗粒通常定义当量直径和形

3、状系数表示其体积、表面积和比表面积。它们的值为8粒度分布测量颗粒粒度有筛分法、光学法、电学法、流体力学法等。工业上常见固定床中的混合颗粒，粒度一般大于70µm，通常采用筛分的方法来分析颗粒群的粒度分布。标准筛：国际标准组织ISO规定制式是由一系列筛孔孔径递增（0.045mm~4.0mm）的，筛孔为正方形的金属丝网筛组成，相邻两筛号筛孔尺寸之比约为。由于历史的原因，各国还保留一些不同的筛孔制，例如常见的泰勒制，即是以筛网上每英寸长度的筛孔数为筛号，国内将其称之为目数。9分布函数和频率函数粒度的分布函数令某号筛子（筛孔尺寸为dpi）的筛过量占试样总量的

4、分率为Fi，不同筛号的Fi与其筛孔尺寸dpi绘成如图所示的曲线。10分布函数的特性（1）对应于某一尺寸dpi的Fi值表示直径小于dpi的颗粒占全部试样的质量分率。例如d50＝1.7μm表示直径小于1.7μm的颗料质量占总质量的50%。（2）在该批颗粒的最大直径dp,max处，其分布函数为1。11频率函数曲线设某号筛面上的颗粒占全部试样质量百分率为xi，这些颗粒直径介于相邻两号筛孔直径di-1与di之间。以粒径dp为横坐标，将该粒径范围内颗粒的质量分率xi用一矩形面积表示，矩形的高度为表示粒径处于di-1～di范围内颗粒的平均分布密度1213频率函数

5、的特性（1）在一定粒度范围内的颗粒占全部颗粒的质量分率等于该粒度范围内频率函数曲线下的面积。粒度为定值的颗粒，原则上其质量分率为零。（2）频率函数曲线下的全部面积为1。14颗粒群的平均直径由于颗粒的比表面对流体通过固定床的流动影响最大，通常以比表面积相等的原则定义混合颗粒的平均直径dpm。若密度为p的质量m混合球形颗粒中，粒径为dpi的颗粒的质量为mi，则颗粒群的平均直径为对于非球形颗粒，按同样的原则可得或15床层的空隙率、自由截面和比表面一般乱堆的ε值0.47＜ε＜0.7，均匀的球形颗粒作最松排列时的ε=0.48，作最紧密排列时的ε=0.26。

6、乱堆的非球形颗粒床层空隙率＞球形颗粒，而非均匀空隙率ε＜均匀空隙率。16——单位体积床层具有的颗粒的表面积17§3流体通过固定床的压降18192021因次分析法和数学模型法的比较化工过程都是在固定的边界内部进行，由于边界的复杂性和物系性质的不同，难以采用数学解析求解，只能依靠实验。22因次分析法因次分析法规划实验，关键是能否列出影响过程的主要因素。要做到这一点，考察每个变量对实验结果的影响即可，无须对过程的内在规律有深入了解。对某些复杂的系统，即使其内在规律不了解，照样进行研究。23数学模型法对于数学模型法，关键是对复杂过程的合理简化，即得到简单的

7、数学方程式而又不失真的物理模型，即物理模型与真实过程是等效的。只有了解过程的内在规律，深刻理解过程的特殊性，才能对真实的复杂的过程进行简化。24数学模型法简化实例例如，流体通过颗粒层的流动进行简化，只要使物理模型与实际过程在阻力损失这一侧面保持等效，其它是否与物理模型等效就无关紧要。简化结果，只要颗粒的表面积与物理模型中流体流动空间的表面积相等作为准则来保证阻力损失等效。25数学模型的精髓数学模型的精髓是抓住过程的特征和研究目的这两方面的特殊性，但数学模型必须通过实验解决问题。其目的是为了检验物理模型的合理性并测定少量的模型参数，因次分析法的实验目

8、的是寻找各无因次变量间的函数关系。可见数学模型法更具有科学性，但数学模型法立足于对所研究过程的深刻理解。26§4过滤原理及