29-30学时.ppt

* * 3.1 概 述 3.1.1 非均相物系及其分离方法 3.1.2 颗粒及颗粒床层的特性 一、 颗粒的特性 颗粒与流体之 间的相对运动 第三章 二、颗粒床层的特性 1.床层的空隙率 定义 符号 单位 床层中颗粒之间的空隙体积与整个床层体积之比。 m3/m3 影响因素 二、颗粒床层的特性 依定义 测定方法 床层表面 （水面） 充水法 床层 体积 充水 体积 乱堆床层的空隙率 二、颗粒床层的特性 2.床层的比表面积 定义 符号 单位 单位体积床层中具有的颗粒表面积（颗粒与流体接触的表面积）。 m2/m3 若忽略颗粒之间接触面积的影响 颗粒比表面积 3. 床层的自由截面积 床层截面上未被颗粒占据的、流体可以自由通过的面积— 床层的自由截面积。 小颗粒乱堆床层特性 床层的各向同性； 自由截面积与床层截面积之比在数值上与床层 空隙率相等。 在壁面附近的自由截面积较大— 壁效应。 二、颗粒床层的特性 4. 床层的当量直径 设 二、颗粒床层的特性 流体流过固定颗粒床层 固定床 床层的简化模型 将床层中不规则的通道假设成长度为 L、当量 直径为deb的一组平行细管； 细管全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积； 细管的内表面积等于颗粒床层的全部表面积。 二、颗粒床层的特性 床层的当量直径为 以 1m3 床层体积为基准 二、颗粒床层的特性 细管的全部流动空间等于床层的空隙体积 设 则 m3 5. 流体通过床层的压降 二、颗粒床层的特性 流体通过一组平行细管流动的压降为 床层 高度 实际速度 （空隙速度） 空床 速度 （1）床层压降计算通式 二、颗粒床层的特性 代入有关关系式得 床层压降 计算通式 流体通过床层的摩擦系数 床层雷诺数 二、颗粒床层的特性 （2）床层摩擦系数的测定 ① 康采尼（Kozeny）实验结果 在层流情况下 康采尼常数 通常 故 康采尼方程 二、颗粒床层的特性 在较宽的 Reb范围内 故 ② 欧根（Ergun）实验结果 二、颗粒床层的特性 由 3.1 概 述 3.1.1 非均相物系及其分离方法 3.1.2 颗粒及颗粒床层的特性 3.2 沉降分离 3.2.1 重力沉降 颗粒与流体之 间的相对运动 第三章 一、球形颗粒的自由沉降 在重力作用下发生的沉降过程 — 重力沉降。 1.重力沉降过程 表面光滑的刚性球形 颗粒置于静止流体中 重力沉降过程 设 若 颗粒 密度 流体 密度 则 颗粒在流体中沉降 静止流体 球形颗粒 示例 沉降法除尘 一、球形颗粒的自由沉降 2.沉降颗粒受力分析 沉降颗粒的受力情况 颗粒在流体中沉降所受力 重力 重力 阻力 浮力 浮力 阻力 颗粒直径 阻力系数 颗粒相对于流体的沉降速度 一、球形颗粒的自由沉降 由牛顿第二运动定律 其中 颗粒垂直于运动方向的投影面积 或 一、球形颗粒的自由沉降 3.沉降速度 颗粒沉降过程分析 颗粒作匀速沉降 颗粒开始沉降瞬间 当 颗粒沉降后 ～ ～ 沉降 速度 匀速阶段中颗粒相对于流体的运动速度—沉降速度。 加速阶段 匀速阶段 一、球形颗粒的自由沉降 由 当 故 沉降速度 表达式 终端速度（自由沉降速度） 二、阻力系数 阻力系数 影响因素 其中 湍流区 过渡区 滞流区 二、阻力系数 三个 区域 层流区或斯托克斯（Stokes）定律区 过渡区或艾仑（Allen）定律区 湍流区或牛顿（Nuwton）定律区 二、阻力系数 将阻力系数代入沉降速度表达式得 沉降速度 层流区 斯托克 斯公式 过渡区 艾仑 公式 湍流区 牛顿 公式 三、影响沉降速度的因素 2.颗粒的体积分数 当 颗粒的体积分数 0.2% 各沉降速度关系式计算偏差 1% 忽略颗粒体积分数的影响 当颗粒的体积分数较高时，发生干扰沉降。 1.流体的黏度 层流区 流体黏度对沉降有很大影响 过渡区 湍流区 流体黏度对沉降有一定影响 三、影响沉降速度的因素 容器壁面和底面会对沉降的颗粒产生曳力，使颗粒的沉降速度低于自由沉降速度。 3.器壁效应 自由沉降 容器中沉降 三、影响沉降速度的因素 通常情况下 器壁效应可忽略 器壁效应的修正 颗粒的实际 沉降速度 当 则 容器 直径 颗粒 直径 *