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1、第三章 流体通过颗粒及颗粒层的流动Key words：Equivalent diameter, Specific surface, Drag coefficient第一节 概述 固定床反应器 流化床反应器 化工单元中经常遇到多相流 过滤 吸附离子交换 沉降 一、 单颗粒的特性及表征： 大小 颗粒的特性 表面积 形状 1、对于球形颗粒，只用直径dP 可以表征 V S= a= 2、对于非球形颗粒： 当量直径 球形度 dev=，des=，dea= ，dea= 令1 ，称作球形度； 两个参数： dev、 V=(/6)dev3，S，a= 正方体 0.805，直径与高相等圆柱0.874，一般在0.60.7
2、之间。二、 颗粒群的特性及表征：1、 粒度分布： dp dpi 的质量分率为Fi， d pmax处 F=1.0 （F：粒度分布函数） （f：粒度分布密度函数） 2、平均直径：利用体积表面积直径： 球形： 代入： 非球形： 3、分形维：(分数的，碎的) 海岸线、山脉、粗糙断面，极不规则 二维平面 D维客体，N最小数，截面积第二节 流体通过颗粒的流动一、 曳力和曳力系数 曳力：固体颗粒流动方向受到的力 FD = f (L,u,p,m)，u相对速度 光滑球体： A p 流动方向投影面积 Rep 颗粒Re数二、 流体通过球形颗粒：速度很小：爬流 表面曳力占2/3，形体曳力占1/3实验求得： 层流区 过
3、渡区 2Rep1000 湍流区 100010%、器壁影响 碰撞 D100d 显著四、 离心沉降 ，取代 离心分离因数 沉降速度：层流 KC倍； 湍流 倍第四节 流体通过颗粒床层流动一、 颗粒床层特性：1、空隙率： 的影响因素： 大小分布、不均匀 dP/D 形状，（表面粗糙度） 充填方式 乱堆，振动 湿堆 2、床层各向同性： 各颗粒的定向性是随机的 横截面上 自由截面/床截面 (壁效应，u，适当d P/D) 3、床层比表面 二、 流体通过固体床层的流动：模型法：长度为Le一组平行管 细管表面积全部表面积 细管全部流动空间 总体积1、床层当量直径： 主要与有关2、流体通过床层的压降： 三、模型参数
4、估值： ， Kozeny 公式：ReB2, 滞流， Ergun 公式：+0.29， ()四、因次分析法与数学模型法： 列出主要影响因素 真实过程 物理模型 通过无因次化减少变量数 物理模型的数学描述 实验求取变量关系 实验检验、参数估值模型：简单、不失真某方面等效 目的：压降 特性：爬流，阻力与表面关系 第五节 固体流态化 大量固体颗粒，由于流体流动悬浮于流体之中。一、 流态化基本概念： 垂直圆筒中装填均匀颗粒： 固定床阶段 较低 L为常数 流化床阶段 ，若(界面上升、稳定)，明显上界面，不变 气力输送 u=ut 二、实际流化现象： 1、散式流化床：均匀分布于流体之中，随机运动，界面清晰。 2、聚式流化床：空穴运动，上方颗粒被推开，空穴的合并和移动，界面不清。 3、腾涌、节涌和沟流 广义流态化指：非固定床流固系统。三、流化床特点 轻物浮起 表面水平 液体性质 颗粒流出 连通床面水平 p=W/A 运动及混合 碰撞及粉碎 比表面积 停留时间问题四、最小流化速度及带出速度1、 取 取 2、带出速度：u=ut 对于大小不均匀分布 d ut ，d取值应比大多数d小 小颗粒 大颗粒 粒径小的操作范围宽37
