化工原理-第三章-流体流过颗粒和颗粒层的流动2课件.ppt

1、 清华大学清华大学 戴猷元教授戴猷元教授2003 年年 2 月月目目 录录 绪论绪论第一章第一章 流体流动流体流动第二章第二章 流体输送机械流体输送机械第三章第三章 流体流过颗粒和颗粒层的流动流体流过颗粒和颗粒层的流动第四章第四章 非均相物系的分离非均相物系的分离第五章第五章 传热传热 第六章第六章 蒸发蒸发 总结总结第三章第三章 流体通过颗粒及颗粒床层的流动流体通过颗粒及颗粒床层的流动第一节第一节 概述概述第二节第二节 流体通过颗粒的流动流体通过颗粒的流动第三节第三节 颗粒在流体中的流动颗粒在流体中的流动第四节第四节 流体通过颗粒床层流动流体通过颗粒床层流动第五节第五节 固体流态化固体流态化

2、第三节第三节 颗粒在流体中流动颗粒在流体中流动232()424()/3(Re)tppDptppDDpudgCdugdCCf对于球形颗粒6存在存在，在力场作用下存在相对运动，在力场作用下存在相对运动一、重力沉降：加速一、重力沉降：加速等速等速终端速度终端速度u20.60.6524/Re()/18.2Re 100018.5/Re0.27()Re/.1000Re2 100.441.74()/.DtppDptpppDtppCud gStokes eqCugdAllen eqCugdNewton eq 1、层流区，2、过渡区，3、湍流区，二、颗粒沉降的计算方法二、颗粒沉降的计算方法23212321Re4

3、()/3Re4()/3ReRe;ReReDppDptpDttDpCdgCgudCuuCd 查图查图1 1、试差法、试差法 u u t t 区域，区域，C CD D u u t t 2 2、通过不含、通过不含u u t t(d)(d)的数群的数群 3、无因次判据、无因次判据K3232325Re2Re/()/18()/36Re1000()Re1.7410003.3 10ppptppppppppd ud gd gK Kd gK 层流区上限令，层流区同样，湍流区下限湍流区 原讨论范围原讨论范围 球形颗粒球形颗粒 颗粒沉降互不干扰颗粒沉降互不干扰 忽略器壁阻滞作用忽略器壁阻滞作用 不可过小不可过小 不小

4、于不小于23 m三三、影响颗粒沉降的其它因素影响颗粒沉降的其它因素 1、非球形颗粒、非球形颗粒 形体影响形体影响 de v，CD 沉降方位，以投影圆直径为沉降方位，以投影圆直径为de 2、干扰沉降、干扰沉降 密度和粘度大于清液的悬浮体系中密度和粘度大于清液的悬浮体系中（浮力、阻力变化）（浮力、阻力变化）颗粒向下，流体向上补充，影响其它颗粒向下，流体向上补充，影响其它颗粒颗粒 hold up10%3、器壁影响、器壁影响 碰撞碰撞 D100d 显著显著四四、离心沉降离心沉降322221()64()/3/pptcppDCCCdrrgudrCKrgKK，取代离心分离因素沉降速度：层流倍；湍流倍目目 录

5、录 绪论绪论第一章第一章 流体流动流体流动第二章第二章 流体输送机械流体输送机械第三章第三章 流体流过颗粒和颗粒层的流动流体流过颗粒和颗粒层的流动第四章第四章 非均相物系的分离非均相物系的分离第五章第五章 传热传热 第六章第六章 蒸发蒸发 总结总结第三章第三章 流体通过颗粒及颗粒床层的流动流体通过颗粒及颗粒床层的流动第一节第一节 概述概述第二节第二节 流体通过颗粒的流动流体通过颗粒的流动第三节第三节 颗粒在流体中的流动颗粒在流体中的流动第四节第四节 流体通过颗粒床层流动流体通过颗粒床层流动第五节第五节 固体流态化固体流态化第四节第四节 流体通过颗粒床层流动流体通过颗粒床层流动一、颗粒床层特性一

6、、颗粒床层特性1床层总体积颗粒总体积、孔隙率：床层总体积的影响因素的影响因素 大小分布、不均匀大小分布、不均匀 dP/D 形状，（表面粗糙度）形状，（表面粗糙度）充填方式充填方式 乱堆，振动乱堆，振动 湿堆湿堆2、床层各向同性：、床层各向同性：各颗粒的定向性是随机的各颗粒的定向性是随机的横截面上横截面上 自由截面自由截面/床截面床截面(壁效应、壁效应、，u，适当，适当d P/D)3、床层比表面、床层比表面(1)Baaa颗粒体积床层体积二、流体通过颗粒床层的流动二、流体通过颗粒床层的流动流道弯曲，截面变化，流动方向不同流道弯曲，截面变化，流动方向不同 模型法：长度为模型法：长度为Le一组平行管一

7、组平行管 细管表面积全部表面积细管表面积全部表面积 细管全部流动空间细管全部流动空间 总体积总体积1、床层当量直径、床层当量直径 4444()(1)6(1)eBBeadadaea流道截面积体积润湿周边体积主要与d 有关2112324)(1)(1)efeBeeBffLupduuLkL dapauppL（，（，忽略位头）2、流体通过床层的压降、流体通过床层的压降三三、模型参数估值模型参数估值1(Re)Re4(1)Re(1)6(1)BeBBPfduuaua 2231Re25.0(1)5.0Re4.1762ReBfBevBKozenypauLErgunda、公式：，滞流，、公式：+0.29，22323(1)11501.75()Re6(1)ReRe10()Re1000()feveveapBpppppuuLddd udd 小 第二项略；大 第一项略四四、因次分析法与数学模型法因次分析法与数学模型法1、列出主要影响因素列出主要影响因素 通过无因次化减少变量数通过无因次化减少变量数 实验求取变量关系实验求取变量关系2、真实过程真实过程 物理模型物理模型 物理模型的数学描述物理模型的数学描述 实验检验、参数估值实验检验、参数估值模型模型：简单、不失真：简单、不失真某方面等效某方面等效 目的目的：压降：压降特性特性：爬流，阻力与表面关系：爬流，阻力与表面关系