顆粒在流體中的運動-wenkub
2023-05-24 14:08:48 本頁面
【正文】 降與沉降速度（ Free settling and settling velocity） ut 是顆粒在流體中受到的曳力 、 浮力與重力平衡時顆粒與流體間的相對速度 ， 取決于流固二相的性質(zhì) ， 與流體的流動與否無關(guān) 。 曳力與曳力系數(shù)（ Drag and drag coefficient） 曳力系數(shù) CD 與顆粒雷諾數(shù) Rep 的關(guān)系 流體繞球形顆粒流動時的邊界層分離 AB C850u 0A BC1400u 0自由沉降與沉降速度（ Free settling and settling velocity） 單顆粒 （ 或充分分散 、 互不干擾的顆粒群 ） 在流體中自由沉降時在所受合力方向上產(chǎn)生加速度 合力為零時 ， 顆粒與流體之間將保持一個穩(wěn)定的相對速度 。 由于顆粒表面幾何形狀和流體繞顆粒流動的流場這兩個方面的復(fù)雜性 ， 流體與顆粒表面之間的動量傳遞規(guī)律遠(yuǎn)比在固體壁面上要復(fù)雜得多 。第四章 顆粒 — 流體兩相流動 流體與顆粒的相對運動 曳力與曳力系數(shù) （ Drag and drag coefficient） 流體與固體顆粒之間有相對運動時 ， 將發(fā)生動量傳遞 。 爬流 (Creeping flow)： 來流速度很小 ， 流動很緩慢 ， 顆粒迎流面與背流面的流線對稱 。 d g bF F F?? ?22 312 4 6ptDp pdu gCd?? ? ? ?? ? ? ?? ?43p ptDgdu C?????Fd Fg Fb ut 由顆粒與流體綜合特性決定 ， 包括待定的曳力系數(shù) CD —— 重力場中的沉降速度 ?? Futm dd自由沉降與沉降速度（ Free settling and settling velocity） 顆粒 流體體系一定 ， ut一定 ， 與之對應(yīng)的 Rep 也一定 。 顆粒在流體中的絕對速度 up 則與流體流動狀態(tài)直接相關(guān) 。 3 6?Vd eV ?eVeaeAeVA dddd ?????????? 2?流體通過固定床的流動 固定床 （ Fixed bed） ： 固定不動的固體顆粒層 例： 固定床催化反應(yīng)器 、 吸附分離器 、 離子交換器等 。 標(biāo)準(zhǔn)篩： 國際標(biāo)準(zhǔn)組織 ISO 規(guī)定制式是由一系列篩孔孔徑遞增 （ mm ~ ） 的 ， 篩孔為正方形的金屬絲網(wǎng)篩組成 ， 相鄰兩篩號篩孔尺寸之比約為 ?2。 困難： 通道的細(xì)微幾何結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜 ， 即使是爬流時壓降的理論計算也是十分困難的 ， 解決方法： 用簡化模型通過實驗數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián) 。 4 .1 7 0 .2 9bRe? ? ??23322 )1()1( uauaLp b ?????? ?????? ? ? ?2 2332111 5 0 1 . 7 5be a e ap uuL dd??????? ????0 . 11 . 0101000 . 0 1 0 . 1 1 . 0 10 100 1 0 0 0 1 0 0 0 0? 39。 23 2(1 )150beap uL d? ??? ??23(1 )1 .7 5beap uL d? ??? ??當(dāng) Reb 280 (Rep 1000) 時 ， 歐根方程右側(cè)第一項可忽略 。 流態(tài)化過程及流化床操作范圍 ubp?0LuAB C DEA BCDE床高l o g ulog?p bmfutumfL鼓泡床( 聚式)膨脹床( 散式)氣泡相乳化相F流態(tài)化過程床層壓降及床高變化曲線 初始流態(tài)化： 臨界流化速度 umf 臨界空隙率 ?mf 顆粒被氣流帶出： 帶出速度 u（ =ut） 流化床操作范圍：臨界流化速度 umf 與帶出速度之間 臨界流化速度 umf是流化床的特性 ， 是固定床變?yōu)榱骰驳囊粋€轉(zhuǎn)折點 。 最好以實驗測定為準(zhǔn) 。 溝流： 大量氣體經(jīng)過局部截面通過床層 ， 其余部分仍為固定床而未流化 (“ 死床 ” )。 寬分布粒度： 寬分布粒度的細(xì)顆?？商岣叽矊拥木潭?。 聚式流態(tài)化 （ Aggregative fluidization） ： 特征： 顆粒分布不均勻 ， 床層呈現(xiàn)兩相結(jié)構(gòu) 。 聚式與散式流態(tài)化的判斷 氣 固流態(tài)化與液 固流態(tài)化并不是區(qū)分聚式與散式流態(tài)化的唯一依據(jù) ， 在一定的條件下氣 固床可以呈現(xiàn)散式流態(tài)化 (密度小的顆粒在高壓氣體中流化 )或者液 固床呈現(xiàn)聚式流態(tài)化(重金屬顆粒在水中流化 )行為 。 超過這一高度后顆粒將被帶出 。 例：流態(tài)化催化裂化裝置： 原料油高溫氣化后與催化劑顆粒在提升管內(nèi)形成高速并流向上的稀相輸送 ， 5～ 7秒即可完成原料油的催化裂解反應(yīng) 。 優(yōu)點： 效率高；全密閉式的輸送既可保證產(chǎn)品質(zhì)量 、 又可避免粉體對環(huán)境的污染；容易實現(xiàn)管網(wǎng)化和自動化；可在輸送過程中同步進(jìn)行氣固兩相的物理和化學(xué)加工 (顆粒干燥 、 表面包裹 、 氣固反應(yīng)等 )。 f a r ip p p p p? ? ? ? ?? ? ? ??pf —— 氣體與管壁的摩擦損失 ?pa—— 顆粒加速所需的慣性壓降 ?pr—— 使顆粒懸浮并上升的重力壓降 ?pi—— 顆粒自身及與管壁的碰撞與摩擦壓降 直管輸送段壓降 ?p 兩相模型 流體相 把流體和顆?？醋骶哂邢嗷プ饔玫膬上?， 在微元長度 ?L 內(nèi) ，分別以流體相和顆粒相為控制體進(jìn)行動量衡算 ，
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