化工原理上-chap第五章顆粒沉降與流態(tài)化

化化主講教師：馬江權(quán)常州大學(xué)化工原理教研2016年5作業(yè)7.86104m/ 0.070m/(設(shè) 取，驗

8.43103 s6.75105

取，驗 取，驗Re)60%第五章顆粒的沉降與流態(tài)化重點、難點流體(連續(xù)相)和顆粒（分散相） 重力沉降—旋風(fēng)分離器—回收細(xì)顆粒催化劑粒級分離—浮選礦物流化床—氣力、液力輸送—2.顆粒的曳力流體流過固體時，固體表面的受力pAA

稱為形體曳力(Formdrag):壓力改變所致，稱為表面曳力(Walldrag):流體和顆粒表面的曳力影響因素：流體物性(,u)，顆粒形狀、尺寸、位阻力—流體受到固體給的力—固體受到流體給的力—FD=f(dp、μ、ρ、Ap：顆粒在運動斱向的投影面積；：曳力系數(shù)(dragcoefficient) f(Lu,,,位向 f(dp,

L:特征尺寸，球形顆粒L=dp

(du ζpA ζp)2)Re

du~Re 球形層流區(qū)，stokes

Re

曳力p p過渡區(qū)，Allen

2R 湍流區(qū)，Newton

5

Repp ζ由0.44降至 兊斯(GeorgeGahrielStokes,1819-1903)1837年考進(jìn)CambridgeUniversity；是繼 “顆粒沉降理論”(SementationTheory)1851年，發(fā)明黏滯度定律（Lawofviscosity）黏度的單位用他的名字命名。1852年用向量（vector）與流線（streamline）解釋了水 兊斯效應(yīng)”……質(zhì)量力重力場 球形顆粒m=πd3ρ 浮力重力場Fb=mgρ/ 離心力Fb=mrω2ρ/

曳力

FD

2當(dāng)

FbFDd3g

d3

d2

mdu

du

gp p

dpp(dup(

)g

Fg

FD

ut

4dpg(p3Re<2時 兊斯

得

d2()g

18例 兊斯區(qū)加速由d

g

d3g

d2u2

d3

及τ=0,u=0

p uu[1exp(18 18s

ud

t0[1exp(

2 2當(dāng)dp=0.18mmρp=1600kg/m3的顆粒，在20℃水中沉降，加速到u=0.99ut所需時間為0.013秒，所走距離0.11mm。大顆粒，加速時間長，走過距離長,幾乎一直在加速。小顆粒，加速時間短，走過距離短,加速段可忽略。自由沉降與沉降速度（Freesettlingandsettling

2 24

——FD

ut

（Stockes）

stokes

FD 在同一物系，不同的操作條件（t不同），氣-固t↑→μ↑→ut，液-固t↑→μ↓→ut↑氣-固分離不利，對液-ut∝（ρp-4 g(

f(

put 4dp(p 3

dput

tt變量：dputμ,ρp,ρ,ζ共6待求變量為dput,μ乊一，都在判據(jù)中計恰當(dāng)組合，組成新判據(jù)，ζRe2可消去ut，ζ/Re2可消去兊斯區(qū)判據(jù)值ζRe2<48,ζ/Re2實際沉降（其他影響因素 變形 環(huán)流、破應(yīng)用實例：落球粘度計（pg144例5-已知：l, 求

d2(先設(shè)在斯區(qū),

18ut Re

dput

落球粘度計要求 兊斯區(qū)使例 ut=0.1m/s，顆粒的絕對速度 u=0.05m/s,up= u=0.15m/s, 重力沉降設(shè)重力沉降設(shè)離心沉降設(shè)備

降塵室降塵室氣固體沉降槽液固體

u qBH

LLBH V氣體停留時 V沉降時間τt 氣 H

τr≥τ AH/qV

思考：要想使某一粒度的顆粒在降塵室中被100%

u ut底2dpmin2思考

d

ut

upminuqVBHuBLutA底qV=(n+1)A底理論上增加至n+1

較易揚起灰塵的（如淀粉qV=(n+1)A底 n為隔板解題時，由qV、A底可求出能分離的最小顆粒直徑

uqV

d2( t

低，一般作預(yù)除塵用,用于除去粒度>50μm75μm)的粗顆粒。一球形石英顆粒，在空氣中按 在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，則沉降時間 在層流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直 湍流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑 次斱成正比重力沉降速度隨著顆粒直徑的增加 同一粒子在水中呈層流沉降，則在空氣中必也是層流沉降；若降塵室高度增大，則沉降時間，氣流速度，生產(chǎn) 。（增加、下降、不例3現(xiàn)有一密度為2500kg/m3,直徑為0.5mm的尼龍珠放在密度為800kg/m3的某液體中自由沉降,測得ut=7.5×10-3m/s,試求此液解：設(shè)Re<2d2( 18utdput

(5104)2(2500800)9.81 30.9 10 Pa 30.9 10 Pa 187.51051047.5103800 Re 0.097原設(shè)成立

30.810例4用降塵室除去含塵氣體中的球形塵粒，塵粒密度ρp=4000kg/m3，降塵室長3m,寬2m,高1m。含塵氣體μ=2×10-5Pas,密度ρ=1.2kg/m3，流量為3000m3/h。試求：①可被100%②可被50%

q 3000/36000.139m/設(shè)

tAt<2, d

31818u(p