顆粒在流體中的運(yùn)動(dòng)-展示頁(yè)
2025-05-25 14:08本頁(yè)面
【正文】 解決方法： 用簡(jiǎn)化模型通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián) 。 密度函數(shù)（頻率函數(shù)）和分布函數(shù) 若篩孔直徑為 di1 和 di 相鄰兩篩的篩留質(zhì)量為 mi， 質(zhì)量分率為 xi， 則有 粒度等于和小于 dpi 的顆粒占全部顆粒的質(zhì)量分率 ipdid i 1d0ifpd粒徑密度函數(shù) f0分布函數(shù)Fpd粒徑ipd m axdiF? ?i i 1 i12pd d d?? iii 1 ixfdd? ?? ? ? ?ii 0 dpd ppf ddF ? ?? ? ? ?iiddpppp ddFf dd ??—— 混合顆粒粒度分布函數(shù) 兩函數(shù)可相互轉(zhuǎn)換 混合顆粒的平均直徑 由于顆粒的比表面對(duì)流體通過(guò)固定床的流動(dòng)影響最大 ， 通常以比表面積相等的原則定義混合顆粒的平均直徑 dpm。 標(biāo)準(zhǔn)篩： 國(guó)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(hào)篩孔尺寸之比約為 ?2。 顆粒床層的幾何特性 粒度分布 測(cè)量顆粒粒度有篩分法 、 光學(xué)法 、 電學(xué)法 、 流體力學(xué)法等 。 3 6?Vd eV ?eVeaeAeVA dddd ?????????? 2?流體通過(guò)固定床的流動(dòng) 固定床 （ Fixed bed） ： 固定不動(dòng)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 。 ptuuu??非球形顆粒的幾何特征與曳力系數(shù) 一般采用與球形顆粒相對(duì)比的當(dāng)量直徑來(lái)表征非球形顆粒的主要幾何特征 。 顆粒在流體中的絕對(duì)速度 up 則與流體流動(dòng)狀態(tài)直接相關(guān) 。 靈活運(yùn)用上述原理還可以根據(jù)顆粒在流體中沉降速度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)出顆粒的粒度 dp 或密度 ?p。 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(chǎng)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(duì)應(yīng)的 Rep 也一定 。 流體對(duì)單位面積球體表面的曳力 （ 表面摩擦應(yīng)力 ） 為 ??? ? s i n234??????? rRRur??? c os2320 ?????????rRRugzpp3 si n2s r r RuR??? ? ??? ? ? ?曳力與曳力系數(shù)（ Drag and drag coefficient） ?r? 在 z 軸的分量為 ? ?22002200d si n si n d3d si n si n si n d 42r r RFRuR RuR????? ?? ? ? ? ??? ? ? ? ? ???? ? ???? ? ?????? ???????—— 表面曳力 (Wall drag) 所以整個(gè)球體表面摩擦曳力在流動(dòng)方向上的分量 F? 為 ? ? ????? ?? s i n2/c o s rr ??z ? d? d? ? ? ? ?220022003d c o s sin d3d c o s c o s sin c o s d2423n r RF p Rup g R RRR g R u??? ?? ? ? ??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ???? ? ? ???????? ???????0 曳力與曳力系數(shù)（ Drag and drag coefficient） 流體靜壓強(qiáng)對(duì)整個(gè)球體表面的作用力在流動(dòng)方向上的分量為 浮力 Fb 與流體運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān) 流體對(duì)顆粒的形體曳力 Fp 正比于流速 u —— 形體曳力 (Form drag) 曳力與曳力系數(shù)（ Drag and drag coefficient） 流體流動(dòng)對(duì)顆粒表面的總曳力為摩擦曳力與形體曳力之和 4 2 6dp Ru Ru RuF F F? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?—— 斯托克斯（ Stockes） 定律 嚴(yán)格說(shuō)只有在 Rep 的爬流條件下才符合上式的求解條件 ??udRe pp ?顆粒雷諾數(shù) 曳力與曳力系數(shù)（ Drag and drag coefficient） 顆粒表面的總曳力 Fd (1) Rep2， 層流區(qū) (斯托克斯定律區(qū) ) 22uACF pDd ??24DpC Re?pD ReC ? ?(2) 2Rep500， 過(guò)渡區(qū) (阿侖定律區(qū) ) (3) 500Rep2 105， 湍流區(qū) (牛頓定律區(qū) ) (4) Rep2 105， 湍流邊界層區(qū) 邊界層內(nèi)的流動(dòng)也轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧?， 流體動(dòng)能增大使邊界層分離點(diǎn)向后移動(dòng) ， 尾流收縮 、 形體曳力驟然下降 ， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示此時(shí)曳力系數(shù)下降且呈現(xiàn)不規(guī)則的現(xiàn)象 ， CD ? 。 爬流 (Creeping flow)： 來(lái)流速度很小 ， 流動(dòng)很緩慢 ， 顆粒迎流面與背流面的流線對(duì)稱(chēng) 。 阻力與曳力是一對(duì)作用力與反作用力 。第四章
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