化工原理精品教学（河北科技大学）第四章1-2学时.pptVIP

第四章 流体通过颗粒层的流动 原料 调温调压 干燥 分离 反应 产品 分离 非均相混合物的分离 均相混合物的分离 精馏、吸收、干燥 过滤、沉降 4.1概述 输送 分离目的： 液-固，液-液，液-气 液相为连续相 气-固，气-液 气相为连续相 悬浮液 泡沫液 乳浊液 非 均 相 分 离 沉降 过滤 颗粒性质 颗粒层由大小不等、形状不同的固体颗粒 堆积起来的。 颗粒层 静止：固定床 运动：流化床 吸附分离 化学反应 过滤 应用 流体通过颗粒层流动 时压强降的规律相同 4.1概述 球形颗粒 单位体积颗粒表面积的大小 非球形颗粒 形状、大小、表面积 直径dp 、体积V 、表面积S 比表面积 当量直径 体积当量直径 面积当量直径 比表面积当量直径 颗粒特性 4.2 颗粒床层特性 形状系数（球形度） ≤1 4.2 颗粒床层特性 直径dp 球形颗粒 非球形颗粒 当量直径 形状系数 体积当量直径 非球形颗粒 4.2 颗粒床层特性 颗粒群的特性 尺寸分布 筛分法、显微镜法、沉降法、电阻变化法、光散射与衍射法、表面积法等. 用一套标准筛进行测量 称为筛分分析 分布函数曲线 频率函数曲线 大于70μm的颗粒 毫米（mm） 微米（μm） 目 1mm 1000μm 14目 0.0841mm 841μm 20目 0.0707mm 707μm 25目 0.595mm 595μm 30目 0.5mm 500μm 35目 0.42mm 420μm 40目 0.354mm 354μm 45目 0.297mm 297μm 50目 0.25mm 250μm 60目 0.21mm 210μm 70目 0.177mm 177μm 80目 0.147mm 147μm 100目 0.125mm 125μm 120目 0.105mm 105μm 140目 0.075mm 75μm 200目 0.068mm 68μm 230目 0.065mm 65μm 270目 0.044mm 44μm 325目 0.037mm 37μm 400目 0.02mm 20μm 500目 流体在颗粒层内的流动为缓慢爬流 固体表面积的大小 流动阻力 无边界层脱体 以固体比表面积相等为准则确定颗粒群平均直径 颗粒群的实际粒径 计算的比表面积 颗粒群的平均粒径 计算的比表面积 总质量m,颗粒密度ρp,直径为dpi的颗粒质量为mi。 球形颗粒 颗粒群的平均直径 注意: 非球形颗粒 颗粒群的平均直径 床层的空隙率 单位体积床层所具有的空隙的体积 m3/m3 乱堆床层的孔隙率大致在0.47～0.7之间 非球形颗粒ε球形颗粒ε 均匀颗粒ε 非均匀颗粒ε 随机的 床层各向同性 床层特性 单位床层体积具有的颗粒表面积 m2/m3 床层的比表面积 壁面附近ε床层内部ε 流动阻力不同 壁效应 D较大时可忽略 床层特性 4.3 流体通过固定床的压降 数学模型法 检验模型 确定模型参数 实际过程简化 建立数学模型 实验 建立物理模型 因次分析法 ⑴ 细管的内表面积 = 颗粒层所有颗粒表面积 ⑵ 细管的全部流动空间 = 颗粒床层的空隙体积 细管当量直径 复杂通道 一组细管 假定 流动空间体积 流道内表面积 颗粒床层的简化模型 细管速度 u1 流体压降的数学模型 u Le 一组细管 u表观速度、空床流速 单位床层高度的压降 数学模型 模型参数 固定床的流动摩擦系数 在流速较低、Re’ 2时， Kozeny通过实验发现 K’ ≈ 5 ─ Kozeny常数 Kozeny（康采尼）方程 Ergun（欧根）方程 操作变量u;流体物性ρ、μ;床层特性ε、a * *