冶金與材料制備及加工中的動量傳輸

1、第第7章章 冶金與材料制備及加工中的動量傳輸冶金與材料制備及加工中的動量傳輸7.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動7.2 氣體通過流化料層的流動氣體通過流化料層的流動7.3 氣動輸送過程氣動輸送過程7.4 熱氣體的流動（見教參）熱氣體的流動（見教參） 第第7章章 冶金與材料制備及加工中的動量傳輸冶金與材料制備及加工中的動量傳輸兩相流動氣-液兩相氣-固兩相固相：粒狀的固體料塊和由料塊堆集的散料層，氣-固兩相流動可視為氣體通過料塊或散料層的流動。 料塊重力： 料塊浮力： 料塊凈下降力： 氣體對料塊的拖力（對氣體而言是摩擦阻力） ： 顆粒顆粒浮力浮力Ga運動速度運動速度v重力重力Gs阻

2、力阻力S3SSd6gGN N 3ad6gG3Sd6g)(GN 22d4v2kSN 第第7章章 冶金與材料制備及加工中的動量傳輸冶金與材料制備及加工中的動量傳輸?shù)诘?章章 冶金與材料制備及加工中的動量傳輸冶金與材料制備及加工中的動量傳輸GS料塊于氣流中下降煉鐵高爐、化鐵爐等豎爐（氣體在料快空隙）GS料塊于原位不動GS料塊隨氣流上升沸騰狀態(tài)（料快懸浮于氣流中）噴粉脫硫、高爐噴吹固定料層流動流化料層流動氣動輸送過程7.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動目的目的方法方法求解氣體通過散料層的阻力損失，即氣體通過散料層產生的壓力降。 管束理論，將氣體所通過的料層中不規(guī)則的孔隙通道看成由平行導

3、管并聯(lián)而成的管束，先按管束過流情況從理論上確定阻力損失或氣流壓降，再按料層特性因素由實驗方法給以補正，確定出實際料層的壓降公式。7.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動1幾個有關的定義 料層孔隙的當量直徑： SV4DhV料層孔隙的總體積；S料層孔隙的總表面積 孔隙度：000AAALALVVV0料層總體積；A料層孔隙的總截面積；A0料層的總截面積00SS0V)1 (VVVVVVVS料塊的體積 7.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動 料塊的比表面積：單位體積料塊所具有的孔隙表面積，以S0表示，則000)1 (SVSVSS 截面空速： 00AQv 實際 AQv 1AAvv0

4、0000AAALALVV000)1 (SVSVSSSV4Dh)1 (S4V)1 (SV4D0000h代入7.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動2埃根方程管流摩阻 2zRvL8PP50 (3-34)散料層壓降表達為： 2hDvLkPk待定阻力系數(shù)1AAvv00)1 (S4V)1 (SV4D0000h2hDvLkP32200)1 (SvLkP代入7.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動32200)1 (SvLkP002003v)1 (Sk1PvLS1P2003vLSfC)1 (SvRe00C修正阻力系數(shù) 修正雷諾準數(shù) CCRekf 實驗確定 7.1 氣體通過固定料層的流動

5、氣體通過固定料層的流動)9(292. 02 . 4)1002(292. 0)100(2 . 4)2(CCCCCCCCRefRefReRefRe過渡區(qū)紊流區(qū)層流區(qū)將fc及Rec代入(9)式，整理得：紊流層流320030220v)1 (S292. 0v)1 (S2 . 4LP均勻球形料塊： d6R3RR4S3203203202dv)1 (75. 1dv)1 (150LP埃根方程7.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動3埃根方程的修正 料層孔隙度與料塊的形狀、顆粒的組成、料塊的排列方式有關。一般均由實驗方法確定。 料塊比表面積S0及形狀系數(shù)均勻球形料塊： d6S0同體積球形料塊表面積料塊

6、表面積均勻非球形料塊： Sd6S0dS同體積球體直徑 粒度大小不等的非球形料塊： d6S07.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動32032022dv)1 (75. 1dv)1 (150LP埃根方程另一種形式d6S0紊流層流320030220v)1 (S292. 0v)1 (S2 . 4LP代入n1iiidx1d平均篩分直徑；xi質量分率，di兩篩孔的平均直徑 直徑小于(m)5075100125150175360克質量(g)0601802703303607.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動 圍壁效應現(xiàn)象：高爐上料時的自動篩分現(xiàn)象。邊緣： 大，氣流多 中心： 小，氣流

7、少 引起氣流分布不均圍壁效應圍壁效應消除誤差料塊直徑容器直徑50dD%1020)(d)(DSS高爐發(fā)展趨勢矮胖型通過實驗得出圍壁效應對埃根方程的影響，由實驗結果可知：7.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動7.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動4埃根方程的應用氣體通過散料層的流量散料層的透氣性指數(shù)氣體壓力對料層壓降的影響7.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動 氣體通過散料層的流量氣體通過散料層一般為紊流狀態(tài) 2030v1S292. 0LP 2121030LP)1 (S292. 0 v)1 (292. 003DSk料層結構一定 21210LPkv D氣體流

8、量 2102100LPAkAvq Dvm/sm3/skD料層滲透系數(shù)，由實驗確定 7.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動 散料層的透氣性指數(shù)說明散料層氣體流量與壓降的特征關系 32032022dv)1 (75. 1dv)1 (150LP1L75. 1dPv3201L75. 1AdPq3202v或 1Pq32vkL75. 1Ad20kP2vq料層的透氣性指數(shù) 7.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動 氣體壓力對料層壓降的影響氣體在較高的壓力下流過散料層時， const222212PPHkPPP200030uP)1 (S292. 0kvqukPPPPk022，一定，料層結構一定，不變，變，料層結構一定，流量不強化冶煉措施？ 高壓操作 7.1 氣體通過固定料層的流動氣體通過固定料層的流動例7-2 P116小結小結一、本課的基本要求一、本課