4.流体通过颗粒层流动

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1、第4章流体通过颗粒层的流动（选讲）例4-1筛分分析取颗料试样500g作筛分分析，所用的筛号及筛孔尺寸见附表1、2列。筛析后称取各号筛面上的颗粒筛余量列于附表第3列。试作该颗粒群的分布函数曲线与频率曲线。设颗粒为球形，试以比表面相等为准则计算颗粒群的平均直径。解：将各号筛余量除以试样总量500g得筛余量分率，列于表中第四列。某筛号的筛过量质量分率为该号筛子以下的全部筛余量质量分率xi之和，即为分布函数Fi，计算结果列入表中第五列。以符表第2列与第五列作图，得分布函数曲线，见图。1234567筛号筛孔尺寸/mm筛余量/g筛余量质量分率xi分布函数Fi频率函数f

2、i/mm-1颗粒的平均直径dpi/mm101420283548651001502002701.6511.1680.8330.5890.4170.2950.2080.1470.1040.0740.053020.040.080.0130.0110.060.030.015.010.05.000.040.080.160.260.220.120.060.030.020.011.00.960.880.720.460.240.120.060.030.0100.08280.2390.6561.511.801.380.9840.6980.6670.4761.4101.001

3、0.7110.5030.3560.2520.1780.1260.0890.064共计5001.00计算每筛号面上颗粒的频率函数列于附表第6列，式中di-1为上一号筛子的筛孔尺寸。每号筛面上颗粒的平均直径取该号与上一号筛孔尺寸的算术平均值，列于附表第7列。以第6、7两列数据作图得频率函数曲线。以比表面相等为准则求取该批颗粒的平均直径dm。例4-2空隙率及比表面的测定如图所示，空气通过待测粉体组成的床层，其流量用毛细管流量计测得，床层压降用U形压差计测得。今用12.2g水泥充填成截面5.0cm2、厚度为1.5cm的床层。在常压下，20℃的空气以4.0×10-6

4、m3/s的流量通过床层，测得床层压降Δp为1500Pa。已知水泥粉末的密度ρp为3120kg/m3，试计算水泥的比表面。解：充填密度床层填充密度与颗粒密度间的关系为床层空隙率床层的表观气速空气的粘度为μ=1.81×10-5Pa·s而则求出α=2.38×105m2/m3检证雷诺数　　例4-3悬浮液及滤饼参数的测定实验室中过滤质量分率为0.1的二氧化钛水悬浮液，取湿滤饼100g经烘干后称重得固体质量为55g。二氧化钛的密度为3850kg/m3，过滤在于20℃及压差0.05MPa下进行，试求：（1）悬浮液中二氧化钛的体积分数φ；(2)滤饼的空隙率；(3)每m3滤

5、饼所形成的滤饼体积。解：20℃水的密度为ρ=1000kg/m3(2)Ｖ固＝0.055/3850=1.43×10-5m3Ｖ水＝(100-55)×10-3/1000=4.5×10-5m3滤饼空隙率为(3)每m3滤饼的体积m3/m3例4-4过滤常数的测定CaCO3粉末与水的悬浮液在恒定压差Δp=1.12×105Pa及25℃下进行过滤，过滤时间τ与单位面积滤液量q的数据如附表第1、2列。CaCO3的密度为2930kg/m3，悬浮液含固体量的质量分数w为0023，求过滤常数K和qe。解：第一种计算，按公式计算用附表第1、2列数据计算τ/q，并列于表第3列。将τ/q与

6、q值标绘于图得一直线，取直线的斜率1/K和截距2qe/K。也可用线性回归统计的方法求出，求出结果如下：1/K＝27700s/m2，K＝3.61×10-5m2/s2qe/K＝1470s/m，qe＝1470×K/2＝0.0265m3/m2单位面积滤液量q/（m3/m2）过滤时间τ/sτ/qs·m2/m3ΔτsΔqm3/m2Δτ/Δqs·m2/m30.010.020.030.040.050.0617.540.169.2103.7144.2186.317502005230725922884310522.629.134.540.542.10.010.010.010.

7、010.0122602910345040504210第二种计算，按公式计算用附表第1、2列数据计算Δτ、Δq、Δτ/Δq，并列于表第4、5、6列。将Δτ/Δq与q值标绘于图得一直线，取直线的斜率2/K和截距2qe/K。也可用线性回归统计的方法求出，求出结果如下：2/K＝s/m2，K＝m2/s2qe/K＝s/m，qe＝例4-5比阻的测定将上例CaCO3悬浮液在25℃及几种不同压差下重复实验，测得过滤常数K及qe列于附表。求滤饼比阻与压差的关系。解：25℃水的粘度=0.8937mPa·s按上式算出不同压差下的比阻并列于附表第四列，以lgr～lgΔp作图得一直线

8、。根据直线的斜率与截距，求出r0=3.45×1013m-2，s=0