流体通过颗粒层的流动.pptxVIP

;4.1 概述;;;4.2 颗粒床层的特性; 工程中，经常将非球形颗粒以某种“当量”的球形颗粒来代替，以使非球形颗粒的某种特性与球形颗粒等效，这一球粒的直径为当量直径。当量直径表示非球形颗粒的大小。根据不同方面的等效性，通常有三种表示方法； ?(1). (2). (3). 这三个当量长度在数值上是不等的，三者之间的关系是： ;非球形颗粒的形状系数ψ：对非球形颗粒，只以一个当量直径不能确定其几何特征，因此定义形状系数： ; 工业中遇到的颗粒群可分为两类：若颗粒群是由大小不同的粒子组成的集合体，称为非均一性粒子或多分散性粒子；而将具有同一粒径的颗粒群称为单一性或单分散性粒子。显然，多分散性粒子才需讨论其粒度分布和平均参数。 不同粒径范围内所含粒子的个数或质量称为粒度分布。颗粒粒度的测量方法有筛分法、显微镜法、沉降法、电感应法、激光衍射、动态光散射法等，这里介绍筛分法，筛分分析适用于70μm的颗粒 。 ;通过筛孔的颗粒量称为筛过量，截留于筛面的颗粒量称为筛余量。 相邻筛间尺寸变化通常为 倍。;分布函数--某号筛（筛孔尺寸为dpi）的筛过量（质量）占试样总量的分率（Fi）。不同筛号的Fi与dpi标绘在图上，成为分布函数曲线。其特性为： （1） 对应某一尺寸dpi的Fi值表示直径小于dpi的所有颗粒占全部试样的质量分率； （2） 在该批试样的颗粒最大直径处，其Fi=1。;频率函数--某号筛面上筛余量占全部试样的质量分率xi , 将不同筛号的fi与dpi标绘在图上，成为频率函数曲线，其特性为： （1）在一定粒度范围内的颗粒占全部颗粒的质量分率等于该粒度范围内频率函数曲线下的面积 ；原则上讲，粒度为某一定值的颗粒的质量分率为0。 （2）频率函数曲线下的全部面积等于1.;颗粒群的平均直径：为简便起见，常用某个平均或当量直径来代替颗粒群的粒度分布。平均直径可用长度平均、表面积平均、体积平均或比表面积平均直径表示，它们可按颗粒计数平均或按筛分结果（质量分率）平均。对本章所考查的小颗粒，因其流动阻力主要由颗粒层中固体表面决定，所以采用比表面积平均直径dm ： ;??一）床层的空隙率 床层中颗粒之间的空隙体积与整个床层体积之比称为空隙率（或称空隙度），其大小反映床层 颗粒堆积疏密程度。以ε表示，即;(二) 床层的各向同性 ;（三）床层的比表面积 床层的比表面积是指单位体积床层中具有的颗粒表面积（即颗粒与流体接触的表面积）。如果忽略床层中颗粒间相互重叠的接触面积，对于空隙率为ε的床层，床层的比表面积aB(m2/m3)与颗粒物料的比表面积a具有如下关系： aB＝a(1-ε); 固定床层中颗粒间的空隙形成可供流体通过的细小、曲折、互相交联的复杂通道。流体通过如此复杂通道的流动阻力很难进行理论推算。本节采用数学模型法规划实验的实验研究方法。-----它是不同于量纲分析法的另一种实验的规划方法。 ; 简化模型是将床层中不规则的通道假设成长度为Le，当量直径为de?的一组平行细管，并且规定： （1）细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面积。 （2）细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积； 在上述简化条件下，以1m3床层体积为基准，细管的当量直径可表示为床层空隙率ε及比表面积aB的函数，即; 由简化物理模型知，流体通过复杂几何边界的压降已简化成通过一组当量直径为de，长度为Le均匀细管的压降。;康采尼常数;;4.4 过滤原理及设备 ;;;;;;;;;;;;;;卸渣区;;;;4.5 过滤过程计算 ;过滤速率：单位时间通过单位面积的滤液体积，可表示为 ，单位为m/s。过滤过程中，滤液通过滤布和滤饼的流速较低，其流动一般处于层流状态，处于康采尼公式适用的低雷诺数范围。; 滤液通过过滤介质的阻力可视为通过单位过滤面积获得某当量滤液量qe所形成的虚拟滤饼层的阻力。;Ve=Aqe为形成与过滤介质阻力相等时滤饼层所得的滤液量，m3;常数r反应了滤饼的特性，成为滤饼的比阻。 比阻r数值的大小反映了过滤操作的难易程度。 不可压缩滤饼的比阻r仅取决于悬浮液的物理性质：α (ε不变) 可压缩滤饼的比阻r则随操作压差的增加而加大，一般服从： S、r0均为实验常数 S称为压缩性指数 不可压缩滤饼s=0，可压缩滤饼s=0.2～0.8 硅藻土 s=0.01 碳酸钙 s=0.19 氢氧化铝s=0.9 ;4.5.2间歇过滤的滤液量与过滤时间的关系;;随着时间的增加，q值不断增加，则K/2(q+qe)不断减小，速率dq/dτ不断