化工流體流動與傳熱 學時

化工流體流動與傳熱學時第1頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、顆粒床層的特性1.床層的空隙率

定義符號單位床層中顆粒之間的空隙體積與整個床層體積之比。m3/m3影響因素第2頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、顆粒床層的特性依定義測定方法床層表面（水面）充水法床層體積充水體積亂堆床層的空隙率第3頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、顆粒床層的特性2.床層的比表面積

定義符號單位單位體積床層中具有的顆粒表面積（顆粒與流體接觸的表面積）。m2/m3若忽略顆粒之間接觸面積的影響顆粒比表面積第4頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一3.床層的自由截面積床層截面上未被顆粒占據(jù)的、流體可以自由通過的面積—

床層的自由截面積。小顆粒亂堆床層特性床層的各向同性；自由截面積與床層截面積之比在數(shù)值上與床層

空隙率相等。在壁面附近的自由截面積較大—

壁效應。二、顆粒床層的特性第5頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一4.床層的當量直徑設二、顆粒床層的特性流體流過固定顆粒床層固定床床層的簡化模型將床層中不規(guī)則的通道假設成長度為

L、當量

直徑為deb的一組平行細管；細管全部流動空間等于顆粒床層的空隙容積；細管的內(nèi)表面積等于顆粒床層的全部表面積。第6頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、顆粒床層的特性床層的當量直徑為第7頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一以

1m3床層體積為基準二、顆粒床層的特性細管的全部流動空間等于床層的空隙體積設則m3第8頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一5.流體通過床層的壓降二、顆粒床層的特性流體通過一組平行細管流動的壓降為床層高度實際速度（空隙速度）空床速度（1）床層壓降計算通式第9頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、顆粒床層的特性代入有關關系式得床層壓降計算通式流體通過床層的摩擦系數(shù)床層雷諾數(shù)第10頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、顆粒床層的特性（2）床層摩擦系數(shù)的測定①康采尼（Kozeny）實驗結果在層流情況下康采尼常數(shù)通常故康采尼方程第11頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、顆粒床層的特性在較寬的Reb范圍內(nèi)故②歐根（Ergun）實驗結果第12頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、顆粒床層的特性由得歐根方程只取前項只取后項第13頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一3.1

概述3.1.1非均相物系及其分離方法3.1.2顆粒及顆粒床層的特性3.2

沉降分離3.2.1重力沉降顆粒與流體之間的相對運動第三章第14頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一一、球形顆粒的自由沉降在重力作用下發(fā)生的沉降過程

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重力沉降。1.重力沉降過程表面光滑的剛性球形顆粒置于靜止流體中重力沉降過程設若顆粒密度流體密度則顆粒在流體中沉降靜止流體球形顆粒示例沉降法除塵第15頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一一、球形顆粒的自由沉降2.沉降顆粒受力分析沉降顆粒的受力情況顆粒在流體中沉降所受力重力重力阻力浮力浮力阻力顆粒直徑阻力系數(shù)顆粒相對于流體的沉降速度第16頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一一、球形顆粒的自由沉降由牛頓第二運動定律其中顆粒垂直于運動方向的投影面積或第17頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一一、球形顆粒的自由沉降3.沉降速度顆粒沉降過程分析顆粒作勻速沉降顆粒開始沉降瞬間當顆粒沉降后～～沉降速度勻速階段中顆粒相對于流體的運動速度—沉降速度。加速階段勻速階段第18頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一一、球形顆粒的自由沉降由當故沉降速度表達式終端速度（自由沉降速度）第19頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、阻力系數(shù)阻力系數(shù)影響因素其中湍流區(qū)過渡區(qū)滯流區(qū)第20頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、阻力系數(shù)三個區(qū)域?qū)恿鲄^(qū)或斯托克斯（Stokes）定律區(qū)過渡區(qū)或艾侖（Allen）定律區(qū)湍流區(qū)或牛頓（Nuwton）定律區(qū)第21頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、阻力系數(shù)將阻力系數(shù)代入沉降速度表達式得沉降速度層流區(qū)斯托克斯公式過渡區(qū)艾侖公式湍流區(qū)牛頓公式第22頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一三、影響沉降速度的因素2.顆粒的體積分數(shù)當顆粒的體積分數(shù)<0.2%各沉降速度關系式計算偏差<1%忽略顆粒體積分數(shù)的影響當顆粒的體積分數(shù)較高時，發(fā)生干擾沉降。1.流體的黏度層流區(qū)流體黏度對沉降有很大影響過渡區(qū)湍流區(qū)流體黏度對沉降有一定影響第23頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一三、影響沉降速度的因素容器壁面和底面會對沉降的顆粒產(chǎn)生曳力，使顆粒的沉降速度低于自由沉降速度。3.器壁效應自由沉降容器中沉降第24頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一三、影響沉降速度的因素通常情況下器壁效應可忽略器壁效應的修正顆粒的實際沉降速度當則容器直徑顆粒直徑第25頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一三、影響沉降速度的因素在相同Ret下4.顆粒形狀～注意對于非球形顆粒當量直徑第26頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一四、沉降速度的計算1.試差法假設流型選用沉降速度公式計算ut計算RetNOYESut驗證流型第27頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一四、沉降速度的計算2.摩擦數(shù)群法由又不含不含第28頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一四、沉降速度的計算由故將第29頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第30頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一四、沉降速度的計算令故由層流區(qū)第31頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一四、沉降速度的計算由湍流區(qū)故此層流區(qū)或斯托克斯定律區(qū)過渡區(qū)或艾侖定律區(qū)湍流區(qū)或牛頓定律區(qū)【例3-1】自學第32頁，共33頁，202