单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,单击此处编辑母版标题样式,*,第,1,部分,颗粒流体力学,第1部分颗粒流体力学,颗粒流体力学,沉降过程,沉降速度的修正式,干扰沉降,透过流动现象,流化床,颗粒流体力学沉降过程,一、沉降过程,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,斯托克斯阻力定律,一、沉降过程牛顿阻力定律：颗粒在流体中运动时受到的阻力,沉降运动方程,球形颗粒在重力作用下沉降时的运动方程式：,或,沉降运动方程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,Stokes,沉降速度公式：,Stokes沉降速度 Stokes沉降速度公式：,时间 和沉降距离,Y,m,速度由零变到,u,ms,所须的时间 和沉降距离,Ym,可由下式求得,时间 和沉降距离Ym 速度由零变到ums所须的时间,Stokes,区域内的二元运动,颗粒在,Stokes,区域内的二元运动方程,根据初始条件可求得解：,Stokes区域内的二元运动颗粒在Stokes区域内的二元运,阻力系数和雷诺数,层流区（,Stokes,区）,过渡区（,Allen,区）,或,阻力系数和雷诺数层流区（Stokes区）,阻力系数和雷诺数,湍流区（,Newton,区）,全区域的近似公式,阻力系数和雷诺数湍流区（Newton区）,沉降速度的一般解法,运动方程,对于球形颗粒,沉降速度的一般解法 运动方程,沉降速度的一般解法,当 ，可得沉降速度的一般式,沉降速度的一般解法当 ，可得沉降速度的一般式,沉降速度的一般解法,在斯托克斯区域,在湍流区域,（牛顿沉降速度公式）,沉降速度的一般解法在斯托克斯区域（牛顿沉降速度公式）,沉降速度的一般解法,在过渡区域,或者,沉降速度的一般解法在过渡区域或者,的一般解法,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,的一般解法 因为在上式中，C 本身是 的函数，故,一般解法,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,一般解法上式右边可根据物性值来计算，由此可求得 ，,二、沉降速度的修正,Cunningham,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。,二、沉降速度的修正Cunningham修正：当颗粒在气体中沉,沉降速度的修正,形状修正：,球形度定义,Pettyjohn,研究成果，在层流区,沉降速度的修正形状修正：,沉降速度的修正,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,右边各项全已知，则根据 可以求出 。,沉降速度的修正黑乌德法：颗粒体积可定义为 ，,沉降速度的修正,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,沉降速度的修正壁效应,三、干扰沉降,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。,三、干扰沉降 当被沉降颗粒所置换的流体向上流动的影响增大时，,干扰沉降,Vand,公式,其余还有,Richardson,公式，,Steinou,公式也用于干扰沉降的修正。,干扰沉降Vand公式,四、透过流动现象,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，,K,D,为透过率。,四、透过流动现象 公式：平均流速,透过流动现象,Hagen-poiseuille,公式：,平均流速为,透过流动现象Hagen-poiseuille公式：,Dupuit,假定,Dupuit假定,水力半径定义,水力半径定义,Blake,公式,Blake,推广到粒状层上并定义为,Blake 公式Blake推广到粒状层上并定义为,Kozeny-Carman,公式,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,Kozeny-Carman公式假定粉体层是均一形状通道的集合,Dupuit,假定的修正,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）,Dupuit,假定的修正,Dupuit假定的修正对于圆管分母系数为2；对于非圆管，可取,Kozeny-Carman,公式,因而可得,表,5.4,（,a,）,(b),Kozeny-Carman公式因而可得表5.4（a）(b),用流体透过法测定粒度,由,Kozeny-Carman,式可得,用流体透过法测定粒度由Kozeny-Carman式可得,其它流体透过法测定粒度,Lea-Nurse,法,Blaire,法,其它流体透过法测定粒度Lea-Nurse法,计算方法,代入,Kozeny-Carman,式,式中 为装量常数,计算方法代入Kozeny-Carman式,五、流化床,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。,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。,五、流化床在粉体填充层内，随着气流速度增大，颗粒层不再保持固,流化床,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。,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。,流化床 流体输送：在管道里用气流输送粉体，可防止粉尘飞扬，无,