【精选】清华大学化工原理23第三章流体流过颗粒和颗粒层的流动.docVIP

流体通过颗粒及颗粒层的流动 Key words：Equivalent diameter, Specific surface, Drag coefficient 概述 固定床反应器 流化床反应器 化工单元中经常遇到→多相流 过滤 吸附－离子交换 沉降 ······ 单颗粒的特性及表征： 大小 颗粒的特性 表面积 形状 1、对于球形颗粒，只用直径dP 可以表征 V＝ S= a= 2、对于非球形颗粒： 当量直径 球形度 dev=，des=，dea= ，dea== 令1 ，称作球形度； 两个参数： dev、 V=(π/6)dev3，S＝，a= 正方体 ＝0.805，直径与高相等圆柱0.874，一般在0.6~0.7之间。 颗粒群的特性及表征： 粒度分布： dp dpi 的质量分率为Fi， d pmax处 F=1.0 （F：粒度分布函数） （f：粒度分布密度函数） 2、平均直径：利用体积表面积直径： 球形： 代入： 非球形： 3、分形维：(分数的，碎的) 海岸线、山脉、粗糙断面，极不规则 二维平面 D维客体，N最小数，σ截面积 流体通过颗粒的流动 曳力和曳力系数 曳力：固体颗粒流动方向受到的力 FD = f (L,u,p,()，u相对速度 光滑球体： A p 流动方向投影面积 Rep 颗粒Re数＝ 流体通过球形颗粒： 速度很小：爬流 表面曳力占2/3，形体曳力占1/3 实验求得： ① 层流区 ⑵ 过渡区 2Rep1000 ③ 湍流区 1000 ④ 湍流边界层区 (边界层分离点后移) 流体通过不规则颗粒 以不同值，~关系， 颗粒在流体中流动 Key words：Terminal velocity, Gravity settling process, Centrifugal settling process, Porosity, Pressure drop in bed 重力沉降：存在Δ(，在力场作用下存在相对运动，加速 → 等速→ 终端速度ut ⑴ 层流区：， ⑵ 过渡区 ， ⑶ 湍流区 ， 颗粒沉降的计算方法 ⑴ 试差法 u t → 区域，CD → u t ⑵ 通过不含u t(d)的数群： ⑶ 无因次判据K 层流区上限 令 层流区 同样，湍流区下限 湍流区 影响颗粒沉降的其它因素 原讨论范围 ① 球形颗粒 ② 颗粒沉降互不干扰 ③ 忽略器壁阻滞作用 ④ ｄ不可过小 ｄ不小于2～3 １、非球形颗粒 Δ形体影响 de v，Φ → CD Δ沉降方位，以投影圆直径为de， ２、干扰沉降： Δ密度和粘度大于清液的悬浮体系中（浮力↑，阻力↑） Δ颗粒向下，流体向上补充，影响其它颗粒↓ hold up10% ３、器壁影响 碰撞 D100d 显著 离心沉降 ，取代ｇ 离心分离因数 沉降速度：层流 KC倍； 湍流 倍 第四节 流体通过颗粒床层流动 颗粒床层特性： 1、空隙率： ε的影响因素： 大小分布、不均匀ε↓ dP/D↓ ε