床层空隙率计算公式.docx

床层空隙率计算公式 颗粒床层空隙的特性 大量固体颗粒堆积在一起便形成颗粒床层。静止的颗粒床层又称为固定床。对流体通过床层流动产生重要影响的床层特性有如下几项： （ 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），以 ε表示，即 式中 ε－床层的空隙率，m3/m3； 空隙率的大小与颗粒形状、粒度分布、颗粒直径与床层直径的比值、床层的填充方式等因素有关。对颗粒形状和直径均一的非球形颗粒床层，其空隙率主要取决于颗粒的球形度和床层的填充方法。非球形颗粒的球形度越小，则床层的空隙率越大。由大小不均匀的颗粒所填充成的床层，小颗粒可以嵌入大颗粒之间的空隙中，因此床层空隙率比均匀颗粒填充的床层小。粒度分布越不均匀，床层的空隙率就越小；颗粒表面愈光滑，床层的空隙率亦愈小。因此，采用大小均匀的颗粒是提高固定床空隙率的一个方法。 空隙率在床层同一截面上的分布是不均匀的，在容器壁面附近，空隙率较大；而在床层中心处，空隙率较小。器壁对空隙率的这种影响称为壁效应。壁效应使得流体通过床层的速度不均匀，流动阻力较小的近壁处流速较床层内部大。改善壁效应的方法通常是限制床层直径与颗粒直径之比不得小于某极限值。若床层的直径比颗粒的直径大得多，则壁效应可忽略。 床层的空隙率可通过实验测定。一般非均匀、非球形颗粒的乱堆床层的空隙率大致在0.47～0.7之间。均匀的球体最松排列时的空隙率为0.48，最紧密排列时的空隙率为0.26。 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，称为床层的自由截面积。 小颗粒乱堆床层可认为是各向同性的。各向同性床层的重要特性之一是其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。同床层空隙率一样，由于壁效应的影响，壁面附近的自由截面积较大。 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) (3-10) 床层的比表面积也可用颗粒的堆积密度估算，即 (3-11) 式中 ――颗粒的堆积密度，kg/m3； ――颗粒的真实密度，kg/m3。