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1、4.1 概述 4.1.1 工业背景 固定床是由许多固体颗粒堆积成的静止颗粒层。,第4章 流体通过颗粒层的流动,4.1.2 固定床阻力的影响因素 流体物性：, 操作因素： u 设备因素： 颗粒直径， 颗粒大小分布， 空隙大小,4.2 颗粒床层的特性 4.2.1 单颗粒的特性 球形颗粒，只需一个参数dp 颗粒特性:体积 表面积 比表面 实际遇到两个问题： 非球形 大小不一(分布),非球形：定当量直径，目标不同结果不同 体积当量dev, 面积当量des， 比表面当量dea, 两个独立的, 取dev和球形度(形状系数) 1,例 1 边长为L=4mm的正方体颗粒 求：dev,des,dea,a 解：,d
2、ev, des, dea三者关系 deadevdes,4.2.2 颗粒群的特性 大小不一 筛分分析 1 kg 颗粒群,频率函数 (粒级质量分率dp) 特点：某粒级范围的颗粒质量分率 =该范围曲线下的面积 曲线下的面积和=1,分布函数F与频率函数f的关系 定平均直径dm，准则：比表面相等 原因：流动较慢时，阻力以表面剪切力为主， 表面积对阻力影响大,由 ， 得 4.2.3 床层特性 空隙率 受充填方式的影响 与dp无关,与dp分布有关 床层比表面,空隙率不仅与颗粒形状、大小分布有关，还和填充方式有关。 非球；非均床 床层D大，可忽略； D小，加以考虑。,4.3 流体通过固定床的压降 几何边界复杂
3、，无法解析解，要靠实验 数学模型法主要步骤：,4.3.1 简化模型 过程特征： 爬流，表面剪切力为主， 形体力(压差力)为次； 空隙中实际速度与空隙大小有关。 简化原则： 模型与原型表面积要相等 空隙容积相等 将原型简化成一组平行细管 细管直径de,4.3.2 解数学模型 细管层流 得 实验得康采尼方程,适用范围：Re2 床层雷诺数 宽范围： 细管 4.3.3 实验验证,用 代入，得欧根方程： 黏性项 惯性项 Re 100时，可忽略黏性项。 影响因素分析： 物性:, 操作:u 设备:,dm, 空隙率的影响最大, ：0.30.4 ：185.6,例2 要估计20, 1.0MPa(绝)的CO通过固定
4、床脱硫器的压降, 用20, 101.3kPa(绝)的空气进行实测，测得 u=0.4m/s时 ， u=0.9m/s时 。 求：CO以u=0.5m/s通过时的 。 已知：20,1.0MPa(绝)的一氧化碳 =2.410-5Pas, =11.4kg/m3,解：20, 常压空气=1.2kg/m3, =1.8110 -5Pas 根据欧根方程，取 代入空气数据 470=C11.8110-50.4+C21.20.42 2300=C11.8110-50.9+C21.20.92 解得C1=3.9106, C2=2301 一氧化碳 =3.91062.410-50.5+230111.40.52 =6604 Pa/m
5、,本例也可用a,表达, 先用实验值算出a、， 再用a、来计算实际工艺物料的压降。,4.3.4 两种实验规划方法的比较 量纲分析法： 对过程无须有深刻理解, “黑箱”法。 析因实验 无量纲化 测定性实验 数学模型法： 对过程有深刻理解，能将过程大幅度简化。 简化模型 解析解 验证性实验,讨论 1 数学模型的基本方法 在充分掌握过程本质的前提下，对复杂的过程大担、 合理地简化对简化后的过程建立物理、数学模型实验验 证模型的合理性，并对模型参数估值。 2 数学模型法的基本特征 必须充分掌握过程特征，了解研究目的。模型仅在 某个方面与实际过程等效实验目的仅是验证模型的可靠 性，测定模型参数，工作量大为
6、减少。模型方程是半经 验、半理论的。 3 影响床层压降的因素 A.流速的影响（同圆管） 层流（Re3）， 高度湍流（ Re100 ）；,B.物性的影响（同圆管） Re3，P , 与无关 Re100 P ，与无关 C.床层特性的影响 （1）空隙率： 空隙率对压降P的影响非常大，反映在 的可变性大，可靠性差； 较小的误差，将引起压降明显的误差 （2）比表面积 P 2，对同形状颗粒，dp， 越大，hf（P ）。 例：其他条件不变空隙率由0.5降为0.4，单位 床层压降增加2.8倍。,本次讲课习题： 第4章 1，2 问题（拿一张小纸写上，课后交） 1）非球形颗粒用哪些参数来描述？ 2）计算颗粒平均直径的准则为什么？ 3）影响床层阻力最大的因素是什么？,
