旋流场内分散相颗粒的受力特性分析

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1、旋流场内分散相颗粒的受力特性分析旋流场内分散相颗粒的受力特性分析旋流场内分散相颗粒的受力特性分析旋流场内分散相颗粒的受力特性分析旋流场内分散相颗粒的受力特性分析旋流场内分散相颗粒的受力特性分析旋流场内分散相颗粒的受力特性分析旋流场内分散相颗粒的受力特性分析旋流场内分散相颗粒的受力特性分析旋流场内分散相颗粒的受力特性分析旋流场内分散相颗粒的受力特性分析旋流场内分散相颗粒的受力特性分析SeriesNo.378December2007金属矿山METALMINE总第378期2007年第l2期旋流场内分散相

2、颗粒的受力特性分析李雪斌卫袁惠新曹仲文(1.江南大学;2.安徽理工大学;3.江苏工业学院)摘要应用两相流动力学理论,对旋流场内分散相颗粒的受力进行了全面的分析,并将诸力划分为确定性的作用力和随机性的作用力两个部分.在此基础上,建立了,分散相颗粒随机运动微分方程,为进一步深入认识旋流场内分散相颗粒的运动行为奠定了基础.关键词旋流场颗粒受力特性随机运动微分方程CharacteristicsAnalysisofForcesonDispersalParticlesinSwirlingFlowFieldLi

3、Xuebin,YuanHuixinCaoZhongwen’(1.JiangnanUniversity;2AnhuiUniversityofScienceandTechnology;3.JiangsuPolytechnicUniversity)AbstractTheforcesactingonthedispersalparticlesinaswirlingflowfieldareanalyzedinanall—roundwaybyap—plyingthetheoryoftwo—phaseflowdy

4、namics,andtherelevantforcesareclassifiedintodefinitiveforcesandstochasticforces.Onthisbasis,adifferentialequationofthestochasticmotionofdispersalparticlesisestablished,layinga~unda—tionforthefurtherstudyofthemotionbehaviorofdispersalparticlesinaswirli

5、ngflowfieldKeywordsSwirlingflowfield,Particle,Forcecharacteristics,Differentialequationofstochasticmotion旋流器是一种非均相快速传质设备,在矿山,化工,石油,轻工,环保,食品,医药,纺织与染料,冶金,机械,建材等众多行业得到了越来越广泛的应用.但是,旋流器内的流场是一种极其复杂的两相或多相湍流流场,目前关于旋流场中的传质递机理方面的研究还存在着很多不足之处,人们对于旋流器内流场的分布,分散相颗粒

6、的受力及运动状态等方面的认识还不够深入.为此,本文根据目前两相流体动力学的研究成果,对分散相颗粒在旋流场内的受力特性进行分析,并根据旋流场的不同情况进行简化,在此基础上建立分散相颗粒随机运动微分方程,为深入认识旋流场的传质特性,改进和优化旋流器的结构和操作性能提供有意义的帮助.1旋流场内分散相颗粒的受力情况根据两相流动力学理论,分散相颗粒在旋流场中除受重力外,还受离心力,流体阻力,颗粒加速度力,流体不均匀力和粒间作用力等,受力情况相当复杂.下面对上述诸力进行分析讨论.1.1离心力在旋流场中,离心力

7、F是分散相颗粒向器壁运动的动力.文献关于离心力的论述已经颇多,现直接给出其计算公式:F.=3pUo,(1)式中,d为分散相颗粒直径;P为分散相颗粒密度;U为连续相切向速度;r为分散相颗粒径向位置半径.1.2流体阻力流体阻力是指在流体完全均匀,颗粒作匀速运动时流体作用在颗粒上的力,由摩擦阻力和压差阻力两部分构成.在两相流场中,颗粒所流体受阻力的大小可表示为=C(“,(2)式中,P,为连续相密度;U为连续相速度;为颗粒速度;C为阻力系数,其表达式为CD=24++o.4,0≤Re≤2×10’,(3)式中

8、,肫为雷诺数,其表达式为李雪斌(1965一),男,安徽理工大学机械工程学院副教授,江南大学机械工程学院博士研究生,232001安徽省淮南市安徽理工大学机械工程学院.总第378期金属矽山2007年第12期Re:(M一),(4)tx式中,为连续相动力粘度.流体阻力的方向与(U一)的方向一致.实际上,在两相流湍流的情况下,c不仅与雷诺数有关,而且与湍流强度,稀薄效应,可压缩性,颗粒的非球性等因素有关.如果连续相为液体,则对流体的诸多因素可以不计,但是当连续相为气体时,在某些情况下一些因素