化工流体流动与传热 29-30学时课件.ppt

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1、3.1概述3.1.1非均相物系及其分离方法3.1.2颗粒及颗粒床层的特性一、颗粒的特性颗粒与流体之间的相对运动第三章二、颗粒床层的特性1.床层的空隙率定义符号单位床层中颗粒之间的空隙体积与整个床层体积之比。m3/m3影响因素二、颗粒床层的特性依定义测定方法床层表面（水面）充水法床层体积充水体积乱堆床层的空隙率二、颗粒床层的特性2.床层的比表面积定义符号单位单位体积床层中具有的颗粒表面积（颗粒与流体接触的表面积）。m2/m3若忽略颗粒之间接触面积的影响颗粒比表面积3.床层的自由截面积床层截面上未被颗粒占据的、流体可以自由通过的面积—床层的自由截面积。小颗粒乱堆床层特

2、性床层的各向同性；自由截面积与床层截面积之比在数值上与床层空隙率相等。在壁面附近的自由截面积较大—壁效应。二、颗粒床层的特性4.床层的当量直径设二、颗粒床层的特性流体流过固定颗粒床层固定床床层的简化模型将床层中不规则的通道假设成长度为L、当量直径为deb的一组平行细管；细管全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积；细管的内表面积等于颗粒床层的全部表面积。二、颗粒床层的特性床层的当量直径为以1m3床层体积为基准二、颗粒床层的特性细管的全部流动空间等于床层的空隙体积设则m35.流体通过床层的压降二、颗粒床层的特性流体通过一组平行细管流动的压降为床层高度实际速度（空隙速度

3、）空床速度（1）床层压降计算通式二、颗粒床层的特性代入有关关系式得床层压降计算通式流体通过床层的摩擦系数床层雷诺数二、颗粒床层的特性（2）床层摩擦系数的测定①康采尼（Kozeny）实验结果在层流情况下康采尼常数通常故康采尼方程二、颗粒床层的特性在较宽的Reb范围内故②欧根（Ergun）实验结果二、颗粒床层的特性由得欧根方程只取前项只取后项3.1概述3.1.1非均相物系及其分离方法3.1.2颗粒及颗粒床层的特性3.2沉降分离3.2.1重力沉降颗粒与流体之间的相对运动第三章一、球形颗粒的自由沉降在重力作用下发生的沉降过程—重力沉降。1.重力沉降过程表面光滑的刚性球形颗

4、粒置于静止流体中重力沉降过程设若颗粒密度流体密度则颗粒在流体中沉降静止流体球形颗粒示例沉降法除尘一、球形颗粒的自由沉降2.沉降颗粒受力分析沉降颗粒的受力情况颗粒在流体中沉降所受力重力重力阻力浮力浮力阻力颗粒直径阻力系数颗粒相对于流体的沉降速度一、球形颗粒的自由沉降由牛顿第二运动定律其中颗粒垂直于运动方向的投影面积或一、球形颗粒的自由沉降3.沉降速度颗粒沉降过程分析颗粒作匀速沉降颗粒开始沉降瞬间当颗粒沉降后～～沉降速度匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度—沉降速度。加速阶段匀速阶段一、球形颗粒的自由沉降由当故沉降速度表达式终端速度（自由沉降速度）二、阻力系数阻力系数影

5、响因素其中湍流区过渡区滞流区二、阻力系数三个区域层流区或斯托克斯（Stokes）定律区过渡区或艾仑（Allen）定律区湍流区或牛顿（Nuwton）定律区二、阻力系数将阻力系数代入沉降速度表达式得沉降速度层流区斯托克斯公式过渡区艾仑公式湍流区牛顿公式三、影响沉降速度的因素2.颗粒的体积分数当颗粒的体积分数<0.2%各沉降速度关系式计算偏差<1%忽略颗粒体积分数的影响当颗粒的体积分数较高时，发生干扰沉降。1.流体的黏度层流区流体黏度对沉降有很大影响过渡区湍流区流体黏度对沉降有一定影响三、影响沉降速度的因素容器壁面和底面会对沉降的颗粒产生曳力，使颗粒的沉降速度低于自由沉

6、降速度。3.器壁效应自由沉降容器中沉降三、影响沉降速度的因素通常情况下器壁效应可忽略器壁效应的修正颗粒的实际沉降速度当则容器直径颗粒直径三、影响沉降速度的因素在相同Ret下4.颗粒形状～注意对于非球形颗粒当量直径四、沉降速度的计算1.试差法假设流型选用沉降速度公式计算ut计算RetNOYESut验证流型四、沉降速度的计算2.摩擦数群法由又不含不含四、沉降速度的计算由故将四、沉降速度的计算令故由层流区四、沉降速度的计算由湍流区故此层流区或斯托克斯定律区过渡区或艾仑定律区湍流区或牛顿定律区【例3-1】自学练习题目思考题作业题:2、3、41.颗粒床层的空隙率、比表面积、

7、当量直径各表示何意义？2.沉降速度如何定义？3.影响沉降速度的因素有哪些?4.沉降速度如何进行计算？