顆粒與流體間的相對流動(dòng)(編輯修改稿)
2025-05-27 18:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ) 圖 46 流體繞固體顆粒流動(dòng)時(shí) ξ Rep關(guān)系 圖中球形顆粒（ φS=1）的曲線，在不同雷諾數(shù)范圍內(nèi)可用公式表示如下： (1) 滯流區(qū)（ Rep 1）： (2) 過渡區(qū)（ 1 Rep 500）： pRe24??p??(3) 湍流區(qū)（ 500 Rep 2 105） : ξ= (4) 邊界層內(nèi)為湍流區(qū)（ Rep 2 105） ξ= 二、流體通過顆粒床層的流動(dòng) 食品工業(yè)中 ， 最常見的流體通過顆粒床層的流動(dòng)操作有： （ 1） 固定化酶反應(yīng)： 流體 （ 如淀粉溶液等 ） 通過固定床反應(yīng)器進(jìn)行 ， 此時(shí)組成固定床的顆粒表面載有酶制劑； （ 2） 過濾： 懸浮液 （ 如果汁 、 蔬菜汁及葡萄糖和味精生產(chǎn)中的含晶液體等 ） 的過濾 ， 此時(shí)可將由懸浮液中所含的固體顆粒形成的濾餅看作固定床 ，濾液通過顆粒之間的空隙流動(dòng) 。 1 .流體通過顆粒床層的流動(dòng)狀態(tài) ? 流體通過固體顆粒床層時(shí) ， 流動(dòng)情況復(fù)雜 ， 流速分布不均勻 (與空管流動(dòng)比 )。 ? 流體在床層內(nèi)的流動(dòng)不流暢 ， 產(chǎn)生的旋渦數(shù)目要比在直徑與床層相等的空管中流動(dòng)時(shí)多很多 。 ? 流體在固定床內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)由層流轉(zhuǎn)為湍流是一個(gè)逐漸過渡的過程 ， 沒有明顯的分界線 ， 固定床內(nèi)常常會呈現(xiàn)某一部分流體的流動(dòng)可能處于層流狀態(tài) ，但另一部分區(qū)域則已處于湍流狀態(tài) 。 2. 流體通過顆粒床層的壓降 ? 流體通過顆粒床層孔道時(shí)，形成阻力的曳力是由兩方面引起的： (1)粘滯力 （ Viscous drag force），是流體流過孔道時(shí)因顆粒表面粘附流體所形成流體與流體間的摩擦力，與流體的流速成正比 (2)慣性曳力 (Inertia drag force)， 由流動(dòng)的流體沖擊顆粒形成渦流的尾渦所引起的流體壓頭損耗 ， 與流體的流速的平方 (相當(dāng)于流體的動(dòng)壓頭 )成正比 。 ? 總阻力為兩者之總和： 221 ukdukFR ?? ??? 總阻力大小體現(xiàn)為流體壓降的大小，又因?yàn)橐妨εc阻力互為作用力和反作用力，故床層的壓降 Δp可以用來取代總曳力 FD。 ? 規(guī)定 : (1) 圓筒形床層的直徑為顆粒直徑的 1020倍以上 ，在這個(gè)條件下壁效應(yīng)可以忽略 。 (2) 固體顆粒在床層中的堆積是均勻的 ， 因而床層的空隙率也是均勻的 。 (3) 固體顆粒是致密的 ， 流體通過顆粒與顆粒及顆粒與器壁的孔道流動(dòng) ， 不包括流體通過顆粒本身的毛細(xì)管孔隙的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 。 則由床層通道特性可知，流體通過具有復(fù)雜幾何邊界的床層壓降等同于流體通過一組當(dāng)量直徑為 de，長度為 Le的均勻圓管（即毛細(xì)管）的壓降。故有 ?若 u為流體的空管流速 ， 通過床層孔道的實(shí)際流速 ue為： ue=u/ε ?康采尼方程 : 22eeefudLph ????? ??? ? LuKp ????322 1 ????僅適用于低雷諾數(shù) [(Re)e2] ?歐根方程 :(P97)[應(yīng)用于較寬的 (Re)e范圍 ] ? 歐根方程的誤差約為 177。 25%， 適用于各種流動(dòng)條件下的阻力計(jì)算 ,但不適用于細(xì)長物體及環(huán)狀填料 。 ? 康采尼或歐根公式可知 ， 床層壓降受以下因素的影響：操作變量 u、 流體物性 μ和 ρ以及床層特性 ε和 a，其中受 ε的影響最大 。 因此 ， 設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)空隙率 ε的選取應(yīng)相當(dāng)慎重 。 第二節(jié) 顆粒在流體中的流動(dòng) 簡述 1. 固體顆粒沉降過程的作用力 2. 固體顆粒的沉降形態(tài) 3. 固體顆粒的沉降速度 ? 自由沉降速度的計(jì)算 ? 影響沉降速度的因數(shù) ? 實(shí)際沉降速度 簡述 顆粒在流體中的流動(dòng)，較常見的有： (1) 沉降 （ Sedimentation） ? 非均相固體物料分級 (Sizing)(沉降時(shí)因顆粒大小不同而分級 ) ? 非均相固體物料分類 ( Classification/Sorting)(沉降時(shí)因顆粒比重不同而分類 ) ? 懸浮液的液固分離 (包括離心分離 (Centrifugal
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