第1部分-颗粒流体力学汇总课件

第1部分颗粒流体力学 颗粒流体力学n沉降过程n沉降速度的修正式n干扰沉降 n透过流动现象 n流化床一、沉降过程n牛顿阻力定律：颗粒在流体中运动时受到的阻力 C为阻力系数，是雷诺数的函数 n斯托克斯阻力定律沉降运动方程n球形颗粒在重力作用下沉降时的运动方程式：或Stokes沉降速度 nStokes沉降速度公式：时间 和沉降距离Ym n速度由零变到ums所须的时间 和沉降距离Ym 可由下式求得 Stokes区域内的二元运动n颗粒在Stokes区域内的二元运动方程 根据初始条件可求得解：阻力系数和雷诺数n层流区（Stokes区）n过渡区（Allen区）或阻力系数和雷诺数n湍流区（Newton区）n全区域的近似公式沉降速度的一般解法 n运动方程对于球形颗粒沉降速度的一般解法n当 ，可得沉降速度的一般式 沉降速度的一般解法n在斯托克斯区域 n在湍流区域（牛顿沉降速度公式）沉降速度的一般解法n在过渡区域或者 的一般解法 n因为在上式中，C 本身是 的函数，故不能直接用该式求解。应采用如下的解法。由一般表达式，可得 两边同乘于 消去 可得 一般解法n上式右边可根据物性值来计算，由此可求得 ，然后在双对数纸上绘出Re与 的关系，则可由 求得二、沉降速度的修正nCunningham修正：当颗粒在气体中沉降的距离接近于平均自由行程时，颗粒的沉降速度比Stokes沉降速度公式计算值大。沉降速度的修正n形状修正：球形度定义Pettyjohn 研究成果，在层流区 沉降速度的修正n黑乌德法：颗粒体积可定义为 ，由实验确定，对于球形颗粒，等于 ，则有n右边各项全已知，则根据 可以求出 。沉降速度的修正n壁效应考虑壁效应，Francis提出修正式：当 时，有 对于牛顿区，有Munroe公式 三、干扰沉降 n当被沉降颗粒所置换的流体向上流动的影响增大时，为干扰沉降，如增稠器。Robinson公式：其中 决定于颗粒形状的常数，对于球 =5/2，Cs为悬浮液的颗粒体积浓度。干扰沉降nVand公式 n其余还有Richardson公式，Steinou公式也用于干扰沉降的修正。四、透过流动现象 n 公式：平均流速 其中Q为单位时间流量，为粘度，A为颗粒层断面面积，为颗粒层厚度，为压力损失，KD为透过率。透过流动现象nHagen-poiseuille公式：平均流速为 Dupuit假定水力半径定义Blake 公式nBlake推广到粒状层上并定义为Kozeny-Carman公式n假定粉体层是均一形状通道的集合体，内表面积和体积等于分体全部颗粒表面积和空隙体积，称当量通道为弯曲，其实际长度比粉体层厚度大，将 代入poiseuiue式并将换成 则得 Dupuit假定的修正n对于圆管分母系数为2；对于非圆管，可取分母系数为（取决于通道断面形状，近似值大约为2.5左右，为弯曲率）nDupuit假定的修正Kozeny-Carman公式n因而可得表5.4（a）(b)用流体透过法测定粒度n由Kozeny-Carman式可得 其它流体透过法测定粒度nLea-Nurse法nBlaire法计算方法n代入Kozeny-Carman式 n式中 为装量常数 五、流化床n在粉体填充层内，随着气流速度增大，颗粒层不再保持固定床状态，粉体开始悬浮运动，粉体层膨胀，空隙率增大。若速度进一步增加，稳定的流化床就不存在，且产生沟流和腾涌。n最小流化速度：条件是粉体层的自重与p平衡，根据这种关系，可以计算出相应的流速。流化床 n流体输送：在管道里用气流输送粉体，可防止粉尘飞扬，无论工艺流程布置，还是劳动保护都具有其他输送机械所不具备的优点。n输送原理：垂直输送时，颗粒承受的流体阻力与其自重基本保持平衡。为确定气力输送机所须的动力，压力损失计算是重要的内容。压力损失由下面各项组成：入口损失，空气的加速损失，固体的加速损失，摩擦损失，固体悬浮损失，分离器压头损失。