最新化工原理课件 沉降知识分享.ppt

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1、第5章颗粒的沉降和流态化5.1概述5.2颗粒的沉降运动5.3沉降分离设备5.4固体流态化技术5.5气力输送（自学）__________________________________________________5.1概述本章考察流固两相物系中固体颗粒与流体间的相对运动。在流固两相物系中，不论作为连续相的流体处于静止还是作某种运动，只要固体颗粒的密度大于流体的密度，那么在重力场中，固体颗粒将在重力方向上与流体做相对运动，在离心力场中，则与流体作离心力方向上的相对运动。__________________________________

2、________________5.1概述许多化工生产过程与流固两相的相对运动密切相关：◆两相物系的沉降：包括重力沉降和离心沉降；◆固体物料的干燥、矿粉焙烧等物理化学过程；◆固体颗粒的流动输送。流固两相物系内的相对运动规律是上述过程计算的基础，其研究应从流体对颗粒运动的阻力入手。__________________________________________________5.2颗粒的沉降运动5.2.1流体对固体颗粒的绕流5.2.2静止流体中颗粒的自由沉降_______________________________________

3、___________流体与固体颗粒之间的相对运动可分为以下三种情况：①颗粒静止，流体对其做绕流；②流体静止，颗粒作沉降运动；③颗粒与流体都运动，但保持一定的相对运动。5.2.1流体对固体颗粒的绕流FD流体绕过颗粒的流动u__________________________________________________5.2.1流体对固体颗粒的绕流（1）两种曳力—表面曳力和形体曳力__________________________________________________5.2.1流体对固体颗粒的绕流黏性流体对球体的低速绕流（

4、也称爬流）时FD的理论式：———斯托克斯（Stokes）定律◆当流速较高时，Stokes定律不成立。因此，对一般流动条件下的球形颗粒及其其他形状的颗粒，FD的数值尚需通过实验解决。__________________________________________________5.2.1流体对固体颗粒的绕流对球形颗粒，用量纲分析并整理后可得：（2）曳力（阻力）系数若令：Ap——流动方向上颗粒的投影面积ξ——无因次曳力系数__________________________________________________5.2.1流体对

5、固体颗粒的绕流__________________________________________________球形颗粒的曲线在不同的雷诺数范围内可用公式表示如下：，Stokes定律区：，Allen定律区：，Newton定律区：5.2.1流体对固体颗粒的绕流__________________________________________________5.2.1流体对固体颗粒的绕流小结：①Stokes区(Rep<2)表面曳力占主导地位，不发生边界层分离，曳力与速度成正比，服从一次方定律。②Allen区(2＜Rep＜500)开始发生

6、边界层分离，颗粒后部形成旋涡——尾流→尾流区压强低→形体曳力增大③Newton区(500＜Rep＜2×105)形体曳力占主导地位，表面曳力可以忽略。曳力∝u2，曳力系数与Rep无关。④Rep>2×105曳力系数骤然下降，层流边界层→湍流边界层分离点后移，尾流区收缩，形体曳力突然下降，近似取ζ=0.1。__________________________________________________5.2.2静止流体中颗粒的自由沉降（1）沉降的加速阶段问题：将一个表面光滑的球形颗粒置于静止的流体中，若颗粒在重力的作用下沿重力方向作沉降运

7、动，此时颗粒受到哪些力的作用呢？u重力Fg阻力FD浮力Fb__________________________________________________根据牛顿第二定律得：即：◆开始瞬间，，最大，颗粒作加速运动。5.2.2静止流体中颗粒的自由沉降__________________________________________________5.2.2静止流体中颗粒的自由沉降ut称为颗粒的沉降速度或终端速度。对小颗粒，沉降的加速段很短，加速阶段所经历的距离也很小。因此，对小颗粒沉降的加速阶段可以忽略，而近似认为颗粒始终以ut下降

8、。（2）沉降的等速阶段__________________________________________________5.2.2静止流体中颗粒的自由沉降（3）颗粒的沉降速度对球形颗粒，当时_______