第1部分-顆粒流體力學(xué)教材課件

第1部分顆粒流體力學(xué)

第1部分顆粒流體力學(xué)顆粒流體力學(xué)沉降過(guò)程沉降速度的修正式干擾沉降透過(guò)流動(dòng)現(xiàn)象流化床顆粒流體力學(xué)沉降過(guò)程一、沉降過(guò)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)斯托克斯阻力定律一、沉降過(guò)程牛頓阻力定律：顆粒在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力沉降運(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：

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可由下式求得時(shí)間和沉降距離Ym速度由零變到ums所須的時(shí)間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：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)阻力系數(shù)和雷諾數(shù)層流區(qū)（Stokes區(qū)）過(guò)渡區(qū)（Allen區(qū)） 或阻力系數(shù)和雷諾數(shù)層流區(qū)（Stokes區(qū)）阻力系數(shù)和雷諾數(shù)湍流區(qū)（Newton區(qū)）全區(qū)域的近似公式阻力系數(shù)和雷諾數(shù)湍流區(qū)（Newton區(qū)）沉降速度的一般解法運(yùn)動(dòng)方程 對(duì)于球形顆粒沉降速度的一般解法運(yùn)動(dòng)方程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斯托克斯區(qū)域（牛頓沉降速度公式）沉降速度的一般解法在過(guò)渡區(qū)域或者沉降速度的一般解法在過(guò)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的一般解法因?yàn)樵谏鲜街?，C本身是的函數(shù)，故一般解法上式右邊可根據(jù)物性值來(lái)計(jì)算，由此可求得，然后在雙對(duì)數(shù)紙上繪出Re與的關(guān)系，則可由求得一般解法上式右邊可根據(jù)物性值來(lái)計(jì)算，由此可求得，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。二、沉降速度的修正Cunningham修正：當(dāng)顆粒在氣體中沉沉降速度的修正形狀修正： 球形度定義 Pettyjohn研究成果，在層流區(qū)沉降速度的修正形狀修正：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(duì)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。沉降速度的修正黑烏德法：顆粒體積可定義為，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(duì)于牛頓區(qū)，有Munroe公式沉降速度的修正壁效應(yīng)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(duì)于球=5/2，Cs為懸浮液的顆粒體積濃度。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)，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。干擾沉降Vand公式四、透過(guò)流動(dòng)現(xiàn)象公式：平均流速 其中Q為單位時(shí)間流量，μ為粘度，A為顆粒層斷面面積，Ｌ為顆粒層厚度，為壓力損失，KD為透過(guò)率。四、透過(guò)流動(dòng)現(xiàn)象公式：平均流速透過(guò)流動(dòng)現(xiàn)象Hagen-poiseuille公式： 平均流速為透過(guò)流動(dòng)現(xiàn)象Hagen-poiseuille公式：Dupuit假定Dupuit假定水力半徑定義水力半徑定義Blake公式Blake推廣到粒狀層上并定義為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(chēng)當(dāng)量通道為彎曲，其實(shí)際長(zhǎng)度比粉體層厚度大，將代入poiseuiue式并將換成則得Kozeny-Carman公式假定粉體層是均一形狀通道的集合Dupuit假定的修正對(duì)于圓管分母系數(shù)為2；對(duì)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Dupuit假定的修正對(duì)于圓管分母系數(shù)為2；對(duì)于非圓管，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)用流體透過(guò)法測(cè)定粒度由Kozeny-Carman式可得用流體透過(guò)法測(cè)定粒度由Kozeny-Carman式可得其它流體透過(guò)法測(cè)定粒度Lea-Nurse法Blaire法其它流體透過(guò)法測(cè)定粒度Lea-Nurse法計(jì)算方法代入Kozeny-Carman式式中為裝量常數(shù)計(jì)算方法代入Kozeny-Carman式五、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(kāi)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Δp平衡，根據(jù)這種關(guān)系，可以計(jì)算出相應(yīng)的流速。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(wú)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。為確定氣力輸送機(jī)所須的動(dòng)力，壓力損失計(jì)算是重要的內(nèi)容。壓力損失由下面各項(xiàng)組成：入口損失，空氣的加速損失，固體的加速損失，摩擦損失，固體懸浮損失，分離器壓頭損失。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(wú)第1部分顆粒流體力學(xué)

第1部分顆粒流體力學(xué)顆粒流體力學(xué)沉降過(guò)程沉降速度的修正式干擾沉降透過(guò)流動(dòng)現(xiàn)象流化床顆粒流體力學(xué)沉降過(guò)程一、沉降過(guò)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)斯托克斯阻力定律一、沉降過(guò)程牛頓阻力定律：顆粒在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力沉降運(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：

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可由下式求得時(shí)間和沉降距離Ym速度由零變到ums所須的時(shí)間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：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)阻力系數(shù)和雷諾數(shù)層流區(qū)（Stokes區(qū)）過(guò)渡區(qū)（Allen區(qū)） 或阻力系數(shù)和雷諾數(shù)層流區(qū)（Stokes區(qū)）阻力系數(shù)和雷諾數(shù)湍流區(qū)（Newton區(qū)）全區(qū)域的近似公式阻力系數(shù)和雷諾數(shù)湍流區(qū)（Newton區(qū)）沉降速度的一般解法運(yùn)動(dòng)方程 對(duì)于球形顆粒沉降速度的一般解法運(yùn)動(dòng)方程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斯托克斯區(qū)域（牛頓沉降速度公式）沉降速度的一般解法在過(guò)渡區(qū)域或者沉降速度的一般解法在過(guò)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的一般解法因?yàn)樵谏鲜街校珻本身是的函數(shù)，故一般解法上式右邊可根據(jù)物性值來(lái)計(jì)算，由此可求得，然后在雙對(duì)數(shù)紙上繪出Re與的關(guān)系，則可由求得一般解法上式右邊可根據(jù)物性值來(lái)計(jì)算，由此可求得，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。二、沉降速度的修正Cunningham修正：當(dāng)顆粒在氣體中沉沉降速度的修正形狀修正： 球形度定義 Pettyjohn研究成果，在層流區(qū)沉降速度的修正形狀修正：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(duì)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。沉降速度的修正黑烏德法：顆粒體積可定義為，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(duì)于牛頓區(qū)，有Munroe公式沉降速度的修正壁效應(yīng)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(duì)于球=5/2，Cs為懸浮液的顆粒體積濃度。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)，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。干擾沉降Vand公式四、透過(guò)流動(dòng)現(xiàn)象公式：平均流速 其中Q為單位時(shí)間流量，μ為粘度，A為顆粒層斷面面積，Ｌ為顆粒層厚度，為壓力損失，KD為透過(guò)率。四、透過(guò)流動(dòng)現(xiàn)象公式：平均流速透過(guò)流動(dòng)現(xiàn)象Hagen-poiseuille公式： 平均流速為透過(guò)流動(dòng)現(xiàn)象Hagen-poiseuille公式：Dupuit假定Dupuit假定水力半徑定義水力半徑定義Blake公式Blake推廣到粒狀層上并定義為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(chēng)當(dāng)量通道為彎曲，其實(shí)際長(zhǎng)度比粉體層厚度大，將代入poiseuiue式并將換成則得Kozeny-Carman公式假定粉體層是均一形狀通道的集合Dupuit假定的修正對(duì)于圓管分母系數(shù)為2；對(duì)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Dupuit假定的修正對(duì)于圓管分母系數(shù)為2；對(duì)于非圓管，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)用流體透過(guò)法測(cè)定粒度由Kozeny-Carman式可得用流體透過(guò)法測(cè)定粒度由Kozeny-Carman式可得其它流體透過(guò)法測(cè)定粒度Lea-Nurse法Blaire法其它流體透過(guò)法測(cè)定粒度Lea-Nurse法計(jì)算方法代入Kozeny-Carman式式中為裝量常數(shù)計(jì)算方法代入Kozeny-Carman式五、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(kāi)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