化工原理第04章01改課件

4.1概述4.1.1工業(yè)背景固定床是由許多固體顆粒堆積成的靜止顆粒層。第4章流體通過顆粒層的流動4.1.2固定床阻力的影響因素①流體物性：ρ,μ②操作因素：u③設備因素：顆粒直徑，顆粒大小分布，空隙大小4.2顆粒床層的特性4.2.1單顆粒的特性球形顆粒，只需一個參數(shù)dp顆粒特性:體積表面積比表面實際遇到兩個問題：①非球形②大小不一(分布)例1邊長為L=4mm的正方體顆粒求：dev,des,dea,ψ,a解：②dev,des,dea三者關系

dea≤dev≤des

4.2.2顆粒群的特性大小不一篩分分析1kg顆粒群分布函數(shù)F與頻率函數(shù)f的關系定平均直徑dm，準則：比表面相等原因：流動較慢時，阻力以表面剪切力為主，表面積對阻力影響大由，得4.2.3床層特性①空隙率∴

ε受充填方式的影響與dp無關與dp分布有關②床層比表面4.3流體通過固定床的壓降幾何邊界復雜，無法解析解，要靠實驗數(shù)學模型法主要步驟：4.3.1簡化模型過程特征：①爬流，表面剪切力為主，形體力(壓差力)為次；②空隙中實際速度與空隙大小有關。簡化原則：模型與原型①表面積要相等②空隙容積相等將原型簡化成一組平行細管細管直徑de4.3.2解數(shù)學模型細管層流得實驗得康采尼方程

用代入，得歐根方程：黏性項慣性項Re’<3時，可忽略慣性項；Re’>100時，可忽略黏性項。影響因素分析：①物性:ρ,μ②操作:u③設備:ψ,dm,ε空隙率的影響最大,ε：0.3→0.4：18→5.6例2要估計20℃,1.0MPa(絕)的CO通過固定床脫硫器的壓降,用20℃,101.3kPa(絕)的空氣進行實測，測得u=0.4m/s時，u=0.9m/s時。求：CO以u=0.5m/s通過時的。已知：20℃,1.0MPa(絕)的一氧化碳

μ=2.4×10-5Pa?s,ρ=11.4kg/m3解：20℃,常壓空氣ρ=1.2kg/m3,μ=1.81×10-5Pa?s根據(jù)歐根方程，取代入空氣數(shù)據(jù)470=C1×1.81×10-5×0.4+C2×1.2×0.422300=C1×1.81×10-5×0.9+C2×1.2×0.92解得C1=3.9×106,C2=2301一氧化碳

=3.9×106×2.4×10-5×0.5+2301×11.4×0.52=6604Pa/m4.3.4兩種實驗規(guī)劃方法的比較量綱分析法：對過程無須有深刻理解,“黑箱”法。①析因?qū)嶒灑跓o量綱化③測定性實驗數(shù)學模型法：對過程有深刻理解，能將過程大幅度簡化。①簡化模型②解析解③驗證性實驗討論1數(shù)學模型的基本方法在充分掌握過程本質(zhì)的前提下，對復雜的過程大擔、合理地簡化對簡化后的過程建立物理、數(shù)學模型實驗驗證模型的合理性，并對模型參數(shù)估值。2數(shù)學模型法的基本特征必須充分掌握過程特征，了解研究目的。模型僅在某個方面與實際過程等效實驗目的僅是驗證模型的可靠性，測定模型參數(shù)，工作量大為減少。模型方程是半經(jīng)驗、半理論的。3影響床層壓降的因素A.流速的影響（同圓管）層流（Re’<3），高度湍流（Re’<100）；B.物性的影響（同圓管）Re‘<3，ΔP∝μ,與ρ無關Re’<100ΔP∝ρ，與μ無關C.床層特性的影響（1）空隙率ε：空隙率ε對壓降ΔP的影響非常大，反映在ε的可變性大，可靠性差；ε較小的誤差，將引起壓降明顯的誤差（2）比表面積αΔP∝α2，對