第1部分顆粒流體力學(xué)教材課件

1、第1部分顆粒流體力學(xué) 顆粒流體力學(xué)沉降過程沉降速度的修正式干擾沉降 透過流動(dòng)現(xiàn)象 流化床一、沉降過程牛頓阻力定律：顆粒在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力 C為阻力系數(shù)，是雷諾數(shù)的函數(shù) 斯托克斯阻力定律沉降運(yùn)動(dòng)方程球形顆粒在重力作用下沉降時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程式：或Stokes沉降速度 Stokes沉降速度公式：時(shí)間 和沉降距離Ym 速度由零變到ums所須的時(shí)間 和沉降距離Ym 可由下式求得 Stokes區(qū)域內(nèi)的二元運(yùn)動(dòng)顆粒在Stokes區(qū)域內(nèi)的二元運(yùn)動(dòng)方程 根據(jù)初始條件可求得解： 阻力系數(shù)和雷諾數(shù)層流區(qū)（Stokes區(qū)）過渡區(qū)（Allen區(qū)）或阻力系數(shù)和雷諾數(shù)湍流區(qū)（Newton區(qū)）全區(qū)域的近似公式沉降速度的一般

2、解法 運(yùn)動(dòng)方程對于球形顆粒沉降速度的一般解法當(dāng) ，可得沉降速度的一般式 沉降速度的一般解法在斯托克斯區(qū)域 在湍流區(qū)域（牛頓沉降速度公式）沉降速度的一般解法在過渡區(qū)域或者 的一般解法 因?yàn)樵谏鲜街?，C 本身是 的函數(shù)，故不能直接用該式求解。應(yīng)采用如下的解法。由一般表達(dá)式，可得兩邊同乘于 消去 可得 一般解法上式右邊可根據(jù)物性值來計(jì)算，由此可求得 ， 然后在雙對數(shù)紙上繪出Re與 的關(guān)系，則可由 求得二、沉降速度的修正Cunningham修正：當(dāng)顆粒在氣體中沉降的距離接近于平均自由行程時(shí)， 顆粒的沉降速度比Stokes沉降速度公式計(jì)算值大。 沉降速度的修正形狀修正：球形度定義Pettyjohn 研究

3、成果， 在層流區(qū) 沉降速度的修正黑烏德法：顆粒體積可定義為 ， 由實(shí)驗(yàn)確定，對于球形顆粒， 等于 ， 則有右邊各項(xiàng)全已知，則根據(jù) 可以求出 。沉降速度的修正壁效應(yīng)考慮壁效應(yīng)，F(xiàn)rancis提出修正式：當(dāng) 時(shí)，有 對于牛頓區(qū)，有Munroe公式 三、干擾沉降 當(dāng)被沉降顆粒所置換的流體向上流動(dòng)的影響增大時(shí)，為干擾沉降，如增稠器。Robinson公式：其中 決定于顆粒形狀的常數(shù)，對于球 =5/2，Cs為懸浮液的顆粒體積濃度。 干擾沉降Vand公式 其余還有Richardson公式， Steinou公式也用于干擾沉降的修正。 四、透過流動(dòng)現(xiàn)象 公式：平均流速 其中Q為單位時(shí)間流量，為粘度，A為顆粒層斷

4、面面積，為顆粒層厚度， 為壓力損失， KD為透過率。透過流動(dòng)現(xiàn)象Hagen-poiseuille公式：平均流速為 Dupuit假定水力半徑定義Blake 公式Blake推廣到粒狀層上并定義為Kozeny-Carman公式假定粉體層是均一形狀通道的集合體，內(nèi)表面積和體積等于分體全部顆粒表面積和空隙體積，稱當(dāng)量通道為彎曲，其實(shí)際長度比粉體層厚度大，將 代入poiseuiue式并將換成 則得 Dupuit假定的修正對于圓管分母系數(shù)為2；對于非圓管，可取分母系數(shù)為 （取決于通道斷面形狀，近似值大約為2.5左右， 為彎曲率） Dupuit假定的修正Kozeny-Carman公式因而可得表5.4（a）(b

5、)用流體透過法測定粒度由Kozeny-Carman式可得 其它流體透過法測定粒度Lea-Nurse法Blaire法計(jì)算方法代入Kozeny-Carman式 式中 為裝量常數(shù) 五、流化床在粉體填充層內(nèi)，隨著氣流速度增大，顆粒層不再保持固定床狀態(tài)，粉體開始懸浮運(yùn)動(dòng)，粉體層膨脹，空隙率增大。若速度進(jìn)一步增加，穩(wěn)定的流化床就不存在，且產(chǎn)生溝流和騰涌。最小流化速度：條件是粉體層的自重與p平衡，根據(jù)這種關(guān)系，可以計(jì)算出相應(yīng)的流速。流化床 流體輸送：在管道里用氣流輸送粉體，可防止粉塵飛揚(yáng)，無論工藝流程布置，還是勞動(dòng)保護(hù)都具有其他輸送機(jī)械所不具備的優(yōu)點(diǎn)。輸送原理：垂直輸送時(shí)，顆粒承受的流體阻力與其自重基本保持平衡。為