流体透过颗粒层的全流态流动规律的构建.pdf

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1、第44卷第6期2016年6月化学工程CHEMICALENGINEERING(CHINA)V01．44No．6Jun．2016流体透过颗粒层的全流态流动规律的构建夏新念(武汉工程大学化工装备强化与本质安全湖北省重点实验室，湖北武汉430073)摘要：以Dupuit粉体层假定为基础建立数学物理模型，依据相对运动原理和相似运动规律，将流体透过颗粒层的流动与流体在当量平行细管中的流动及流体绕颗粒的绕流运动相比拟，发现它们之间的相似性与一致性。再从流体力学基本理论出发，通过对现有理论成果归纳与实验数据的重新整理，提炼出新型的流体透过颗粒层的全流态流动规

2、律，从逻辑上统一了流体透过颗粒层流动规律的推理模式，在形式上更新了该流动规律的表现形式，初步完成了对该问题逻辑关联式的重置。关键词：流体透过颗粒层流动；全流态流动规律；固定床；均匀随机空隙；逻辑关联式中图分类号：TQ021．1文献标识码：A文章编号：1005-9954(2016)06-0063-04DOI：10．3969／j．issn．1005-9954．2016．06．014EstablishmentforwholeflowregimelawoffluidflowthroughgranularlayerXIAXin．nian(HubeiPr

3、ovincialKeyLaboratoryofChemicalEquipmentIntensificationandIntrinsicSafety，WuhanInstituteofChemicalTechnology，Wuhan430073，HubeiProvince，China)Abstract：BasedontheDupuit’Sgranularlayerassumption，anewtypeofthemathematical-physicalmodelwasestablished．Comparingthefluidflowthrough

4、theparticlelayerwiththatintheequivalentparalleltubuleandaroundaparticle，thesimilarityandconsistencywereobtained．Accordingtotherelativemotionprincipleandsimilaritymovementregulation，thewholeflowregimelawoffluidflowthroughthegranularlayerwasextractedbasedonthebasictheoryofflu

5、idmechanics．Theexpressionformsoffluidflowlawthroughthegranularlayerwerelogicallyunifiedandtheirreasoningmodeswererenovated．Theresettologiccorrelationoftheaboveproblemwasestablishedandaccomplished．Keywords：fluidflowthroughthegranularlayer；wholeflowregimelaw；fixedbed；uniformr

6、andomgap；logiccorrelation流体透过固定床的流动是许多化工单元操作中不可缺少的一环，此外，在吸附、过滤分离、石油的渗流也能看到流体透过固定床流动的身影。目前对流动规律的把握仍然依靠半理论半经验公式，谁能最先掌握该经验，谁就能在市场竞争中占据主动地位。但这种状况同时也暴露了运用物理模型进行数学解析不够充分的缺陷，其逻辑推理也不够严密，存在模糊不清的区间，故非常影响对流动规律的认知。以现有流行文献[1]为例，这是一本很受欢迎的《化工原理》教材，它一方面强调数学模型法的重要性，但同时声明在实践中又难以做到。它对流体透过颗粒层的

7、流动采取半理论半经验的处理方法，在理论上既取平行细管模型，然后运用流体力学达西公式推导流动规律，与此同时，由于模型的建立不够完备，要想得到与实验一致的结果，还得借助实验及相关数据的帮助。这也是现实化工研究中多数人常愿意采用的一种处理方式。如此一来，难免降低逻辑推理的力度。此外，其对欧根方程式的处理，其情形大致相同。再以参考文献[2]为例，这是国内较早出现的一本专门讲述粉体技术的教学参考书。它引用并做到了以下几点：以Dupuit粉体层假定为基础，继承收稿日期：2015-08．17作者简介：夏新念(1961一)，男，副教授，主要从事工程力学和粉体

8、力学的教学和研究，E-mail：xxnl98@163．corn。·64·化学工程2016年第44卷第6期Blake思想，引人流体力学水力直径的概念，将颗粒层空隙想象