4.流体通过颗粒层的流动.docVIP

第4章 流体通过颗粒层的流动（选讲） 例4-1 筛分分析 取颗料试样500g作筛分分析，所用的筛号及筛孔尺寸见附表1、2列。筛析后称取各号筛面上的颗粒筛余量列于附表第3列。试作该颗粒群的分布函数曲线与频率曲线。设颗粒为球形，试以比表面相等为准则计算颗粒群的平均直径。 解：将各号筛余量除以试样总量500g得筛余量分率，列于表中第四列。 某筛号的筛过量质量分率为该号筛子以下的全部筛余量质量分率xi之和，即为分布函数Fi，计算结果列入表中第五列。以符表第2列与第五列作图，得分布函数曲线，见图。 1 2 3 4 5 6 7 筛号 筛孔尺寸/mm 筛余量/g 筛余量质量分率xi 分布函数Fi 频率函数fi/mm-1 颗粒的平均直径dpi/ mm 10 14 20 28 35 48 65 100 150 200 270 1.651 1.168 0.833 0.589 0.417 0.295 0.208 0.147 0.104 0.074 0.053 0 20.0 40.0 80.0 130.0 110.0 60.0 30.0 15.0 10.0 5.0 0 0.04 0.08 0.16 0.26 0.22 0.12 0.06 0.03 0.02 0.01 1.0 0.96 0.88 0.72 0.46 0.24 0.12 0.06 0.03 0.01 0 0.0828 0.239 0.656 1.51 1.80 1.38 0.984 0.698 0.667 0.476 1.410 1.001 0.711 0.503 0.356 0.252 0.178 0.126 0.089 0.064 共计500 1.00 计算每筛号面上颗粒的频率函数 列于附表第6列，式中di-1为上一号筛子的筛孔尺寸。 每号筛面上颗粒的平均直径取该号与上一号筛孔尺寸的算术平均值，列于附表第7列。以第6、7两列数据作图得频率函数曲线。以比表面相等为准则求取该批颗粒的平均直径dm。 例4-2 空隙率及比表面的测定 如图所示，空气通过待测粉体组成的床层，其流量用毛细管流量计测得，床层压降用U形压差计测得。 今用12.2g水泥充填成截面5.0cm2、厚度为1.5cm的床层。在常压下，20℃的空气以4.0×10-6m3/s的流量通过床层，测得床层压降Δp为1500Pa。已知水泥粉末的密度ρp为3120kg/m3，试计算水泥的比表面。 解：充填密度 床层填充密度与颗粒密度间的关系为 床层空隙率 床层的表观气速 空气的粘度为 μ=1.81×10-5Pa·s 而 则 求出 α= 2.38×105 m2/m3 检证雷诺数 　　例4-3 悬浮液及滤饼参数的测定 实验室中过滤质量分率为0.1的二氧化钛水悬浮液，取湿滤饼100g经烘干后称重得固体质量为55g。二氧化钛的密度为3850kg/m3，过滤在于20℃及压差0.05MPa下进行，试求：（1）悬浮液中二氧化钛的体积分数φ；(2)滤饼的空隙率；(3)每m3滤饼所形成的滤饼体积。 解：20℃水的密度为ρ=1000 kg/m3 (2) Ｖ固＝0.055/3850=1.43×10-5 m3 Ｖ水＝(100-55)×10-3/1000=4.5×10-5 m3 滤饼空隙率为 (3)每m3滤饼的体积 m3/m3 例4-4 过滤常数的测定 CaCO3粉末与水的悬浮液在恒定压差Δp = 1.12×105 Pa及25℃下进行过滤，过滤时间τ与单位面积滤液量q的数据如附表第1、2列。CaCO3的密度为2930kg/m3，悬浮液含固体量的质量分数w为0023，求过滤常数K和qe。 解：第一种计算，按公式计算 用附表第1、2列数据计算 τ/q，并列于表第3列。将τ/q与q值标绘于图得一直线，取直线的斜率1/K和截距2qe/K。也可用线性回归统计的方法求出，求出结果如下： 1/K＝27700s/m2，K＝3.61×10-5m2/s 2qe/K＝1470s/m，qe＝1470×K/2＝ 0.0265m3/m2 单位面积滤液量q/（m3/m2） 过滤时间τ/s τ/q s·m2/m3 Δτ s Δq m3/m2 Δτ/Δq s·m2/m3 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 17.5 40.1 69.2 103.