颗粒的沉降运动和固体流态化重力沉降速度颗粒在重力场中
5.颗粒的沉降与流态化
②旋风分离器的性能 评价旋风分离器性能好坏的指标主要有三项： (a)临界直径 (b)分离效率：包括总效率 和分级效率（粒级效率） 。 (c)旋风分离器的压强降（阻力） (a)旋风分离器的临界直径 旋风分离器能够完全分离出来的最小颗粒直径称 为临界直径。临界直径是评价旋风分离器分离效率高 低的重要依据。 (b)分离效率：包括总效率 和分级效率（粒级效率） 。 总效率 ：即进入旋风分离器的全部粉尘能被分离出来 的粉尘质量分率。
5.颗粒的沉降与流态化
5.1 概述
5.2 颗粒的沉降运动
5.3 沉降分离设备 5.4 固体流态化技术 5.5 气力输送
5.1 概述 由固体颗粒和流体组成的两相流动物系，流体 为连续相，固体则为分散相悬浮于流体中。 本章考察流固两相物系中固体颗粒与流体间的 相对运动。在流固两相物系中，不论作为连续相的 流体处于静止还是作某种运动，只要固体颗粒的密 度 大于流体的密度 ，那么在重力场中,固体颗粒 将在重力方向上与流体做相对运动，在离心力场中， 则与流体作离心力方向上的相对运动。
为颗粒沉降速度；
为固定床的空隙率。
带出速度：颗粒被吹出的临界速度。
流化床类似液体的性质
V 底 t
清洁气流 隔板 含尘气流
挡板
多层降沉室
解题时，由qV 、 A底可求出能100%分离的最小颗 粒直径dmin。如：假设沉降在stokes区，由： d min 2 ( p ) g qV ut A底 18
底
求出dmin后，要验证Re<2是否成立 降尘室特点：结构简单，流动阻力小，但体积庞大，分 离效率低，一般作预除尘用,适用于除去粒度>50μm的 粗颗粒。
即 AH/ qV ≥H/ut 或 qV≤A ut
环境工程原理-2-4流体与固体颗粒分离总结
Vs (n 1) Aut
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环境工程原理
（二）离心沉降
（二）离心沉降
1、惯性离心力作用下的颗粒沉降速度
ut
4d p p ur2
3
r
滞流区
ut
d
2 p
p
18
u2 r
离心分离因数
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（2）曳力系数
层流区(10-4 Ret1) 过渡区(1 Ret 103，或500) 湍流区(103 Ret 2×105)
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ζ=24/Ret ζ=18.5/Ret0.6 ζ=0.44
环境工程原理
（一）重力沉降
（3）不同沉降区的沉降速度公式
层流区
ut
d
2 p
p 18
g
stocks公式 *
过渡区
ut 0.27
dp
( p)g
Ret0.6
Allen公式 *
湍流区
ut 1.74
dp p g
Newton公式 *
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环境工程原理
（一）重力沉降
2、球形度与当量直径 与非球形颗粒体积相等的球的表面积
s 非球形颗粒的表面积（真实的表面积）
uR
恒压
(V 2 V12 ) 2Ve (V V1) KA2 ( 1)
环境与安全工程学院
环境工程原理
2
4、滤饼的洗涤速率与洗涤时间
横穿洗涤法
dV d
W
1 4
dV d
E
KA2 8(V Ve )
环境工程原理-环境工程原理课后思考题解答2流体与固体颗粒分离
s :固体颗粒密度，kg / m3; ui : 进口气速，m / s
(2)分离效率
0
C1 C2 C1
C1 : 旋风分离器进口气体含尘浓度，g / m3;
C2 : 旋风分离器出口气体含尘浓度，g / m3
(3)压强降
p
ui2 2
是比例系数，亦称为阻力系数，对标准旋风分离器 8.0
10、滤饼过滤的过滤阻力由哪些部分组成？ 答：滤饼过滤的阻力包括流体通过滤饼所受到的阻力以及流体通过过滤介质受到的阻力，其 中占起主导作用的是滤饼阻力。
11、滤饼过滤的过滤速度与推动力和阻力的关系如何表示？ 答：过滤速度＝推动力/阻力
也即： dV pc Ad rL
12、过滤常数有哪些，与哪些因素有关？
在一个透明的玻璃容器内用落球法测定液体的粘度：
透明玻璃容器内盛满待测液体，让小球在待测液体中下落，测定一定时间内小球下落的距离，
便可求得液体的粘度。
20、比较离心沉降和重力沉降的主要区别。 答：在惯性离心力场中进行的沉降称为离心沉降。相对两相密度差较小、颗粒密度较细的非 均相物系，离心沉降可大大提高沉降速度。而重力沉降则是在重力场中进行的沉降过程。
2废水中固体颗粒的去除在工业生产人类生活废水治理过程中排出的废水有相当一部分都含有一定量的固体颗粒应把这些废水中的固体颗粒去除废水才能进一步利用或排放这就需要应用非均相分离技3回收可利用的物质工业生产中常有许多固体颗粒分散在气体或液体中往往需要将其中一相去除而回收另一相如酿造废水中的糟渣的回收和在利用
18、分析说明决定降尘室除尘能力的主要因素。
答：单层降尘室的生产能力：Vs blut
生产能力只与沉降面积 bl 和颗粒的沉降速度 ut 有关，与降尘室高度 H 无关。
环境工程原理期末考试复习题及参考答案-专升本剖析
可编辑修改精选全文完整版《环境工程原理》复习题一、填空题1、球形颗粒在静止流体中作重力沉降，经历________和_______两个阶段。
沉降速度是指_______阶段，颗粒相对于流体的运动速度。
2、在流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管的2倍。
则细管内水的流速为粗管内流速的___ ____倍。
3、某室内空气中O的浓度是0.08×10-6（体积分数），在1.013×105Pa、25℃下，3该浓度可表示为__ _ __ μg/m3。
4、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为＿＿＿＿＿气体。
在吸收操作中＿＿压力和＿＿＿＿＿温度可提高气体的溶解度，有利于吸收。
5、长方形的长为2a，宽为 a，其当量直径为__________。
6、当系统中流速、压力和密度等物理量只是___ ___的函数，而不随_ ____变化，该系统称为稳态系统。
7、传热的基本方式有、和辐射三种，传热可以以其中一种方式进行，也可以同时以两种或三种方式进行。
8反映旋风分离器分离性能的主要指标有和。
9、边界层的形成是流体具有__ ___的结果。
10、在深层过滤中，流体的悬浮颗粒随流体进入滤料层进而被滤料捕获，该过程主要包括以下几个行为：__ ___、附着行为、__ ___。
11、常用吸附剂的主要特性有：（1）__ ___；（2）__ ___；（3）稳定性好；（4）适当的物理特性；（5）价廉易得。
12、所谓气膜控制，即吸收总阻力集中在______一侧，而______一侧阻力可忽略；如果说吸收质气体是属于难溶气体，则此吸收过程是________控制。
13、在流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管的2倍。
则细管内水的流速为粗管内流速的___ ____倍。
14、传热的基本方式有、和辐射三种，传热可以以其中一种方式进行，也可以同时以两种或三种方式进行。
15、在间壁式换热器中，间壁两边流体都变温时，两流体的流动方向有、逆流、错流、 __ ______四种。
颗粒的沉降运动和固体流态化重力沉降速度颗粒在重力场中
恰好满足临界分离条件的颗粒 的沉降速度为 ，其最大的沉降时间为
如果 ，则满足临界分离条件的颗粒 能够100%被沉降（分离）下来，即
而
或者
在降尘室内均匀地加n块水平隔板而称为(n+1)层降尘室，此时的临界分离条件为
则
加隔板的作用：
（1）若保持沉降（分离）要求不变，加隔板后的生产处理能力 与不加隔板时 的比
当介质流量增加到一定值时，会出现始终 ，则颗粒的绝对速度 始终为负，颗粒一直向上运动，此时，床层为气流床。因此临界带出速度为
第5章颗粒的沉降运动和固体流态化
重力沉降速度
颗粒在重力场中自由沉降，当达到匀速沉降时，则在垂直方向上处于力平衡状态
阻力系数是沉降运动雷诺数的函数，
当 时为层流，
颗粒的层流沉降速度
重力降尘室
颗粒随同气体在降尘室中水平方向上的运动速度
颗粒随同气体在降尘室中水平方向上的停留时间
颗粒得以沉降（分离）的条件：
式中，n=3~5圈。
粒级效率
在尘粒中， 的颗粒，
的颗粒，
分离器的总效率：
xi为进口气体中各粒度素 ：同一颗粒所受离心力与重力之比。
颗粒由 沉降至 所需要的沉降时间为
颗粒随同流体在离心管内的停留时间为
当符合临界分离条件时，
则
流化床原理
颗粒的重力沉降速度 为相对于颗粒周围介质运动的速度，对于一定的颗粒来说为确定值。在颗粒之间介质向上的运动速度为 。规定向下的速度为正，颗粒相对于固定参照点的绝对速度为
（2）若保持生产处理能力相同，加隔板后能够100%沉降的颗粒直径 与不加隔板时 的比
粒级效率
在尘粒中， 的颗粒，
考研必备《化工原理》第三章：非均相混合物
(五) 助滤剂
当悬浮液中的颗粒很细时，过滤时 很容易堵死过滤介质的孔隙，或所形成 的滤饼在过滤的压力差作用下，孔隙很 小，阻力很大，使过滤困难。一般加入 助滤剂解决。 常用的助滤剂：硅藻土、珍珠岩、 石棉、炭粉、纸浆粉
34
二、过滤设备
( 一 ) 板框压滤机
35
板框压滤机是间歇式压滤机中应 用最广泛的一种。 此机是由多块滤板和滤框交替排 列而组成。板和框都用一对支耳 架在一对横梁上，可用压紧装置 压紧或拉开。 为了组装时便于区分，在板和框 的边上作不同的标记，非洗涤板 以一钮记，框以两钮记，洗涤板 以三钮记。
15
3. 过滤时当颗粒尺寸比 过滤介质孔径小时， 过滤开始会有部分颗 粒进入过滤介质孔道 里，迅速发生“架桥” 现象 4. 典型设备：板框压滤机 叶滤机 真空转筒过滤机 密闭加耙过滤机
16
五、筛分
1．筛分分析：用一组泰勒制标准筛 分析出混合颗粒的粒径分布。 每英寸长度上的孔数为筛子的目数 相临筛号的筛孔的直径比 2
rm 称为过滤介质的比阻，是单位厚度过滤介 质的阻力，其数值等于粘度为1Pa· s的滤液以 1m/s的平均速度穿过厚度为1m的过滤介质所 需的压力降。 52
p 为滤液通过滤饼层的压力降 为滤液的粘度
Lm 过滤介质的厚度
为单位体积滤液可得滤饼体积
de 为毛细孔道的平均直径 Rm 为过滤介质阻力，是过滤介质比
可测得混合颗粒大小的粒度分布 进行筛分时，将若干个一系列的筛按筛孔大 小的次序从上到下叠起来，筛孔尺寸最大的 放在最上面，筛孔最小的筛放在最下面，它 的底下放一无孔的底盘。 把要进行筛分的混合颗粒放在最上面的一个筛 中，将整叠筛均衡地摇动，较小的颗粒通过各 17 个筛的筛孔依次往下落。
化工原理 第四章 颗粒的沉降和流态化
第四章颗粒的沉降和流态化一、基本知识1.球形颗粒在流体中沉降时，根据颗粒雷诺数Rep的不同，曳力系数的表达式是不同的，下面论断中正确的是。
①当Rep<2，即颗粒的沉降位于斯托克斯定律区时，曳力与速度成正比，服从一次方定律②当2<Rep<500时，即颗粒的沉降位于阿仑区时，曳力此时与速度的1.2次方成正比③当500<Rep<2×105时，即颗粒的沉降位于牛顿定律区时，形体曳力占重要地位，表面曳力可以忽略。
曳力此时与速度的平方成正比，服从平方定律④当Rep>2×105时，边界层内的流动自层流转为湍流，在湍流过界层内流体的动量增大，使脱体点后移到140˚处，由于尾流区缩小，形体曳力突然下降，曳力系数也由原来的0.44降至0.1左右⑤在斯托克斯定律区(爬流区)并未发生边界层的脱体，但是形体曳力同样存在，即形体曳力的存在并不以边界层的脱体为前提，只是边界层的脱体现象使形体曳力明显地增加而已2.对静止流体中颗粒的自由沉降而言，在沉降过程中颗粒所受到的力有。
①场力(重力或离心力) ②浮力③曳力(阻力) ④牛顿力3.有关颗粒沉降速度的论断中正确的是。
①对于小颗粒而言，由于沉降的加速阶段很短，故可忽略其加速阶段，而近似认为颗粒始终以沉降速度(终端速度)ut下降②固体颗粒在以一定速度u向上流动的流体中的绝对速度up等于流体速度与颗粒沉降速度之差，即up =u—uf③对于转子流量计中的转子而言，可认为是流体速度与转子沉降速度相等，从而转子静止地悬浮于流体之中④对于确定的流---固系统，物性μ、ρ和ρp都是定值，故颗粒的沉降速度只与粒径有关，即沉降速度和颗粒直径之间存在着一一对应的关系4.在讨论实际颗粒的沉降时尚须考虑的因素有。
①相邻颗粒间的相互影响使原单个颗粒周围的流场发生了变化会引起颗粒沉降的相互干扰②容器的壁和底面均增加颗粒沉降时的曳力，从而使实际颗粒的沉降速度较自由沉降时的计算值为小的“端效应”③流体分子热运动对沉降的影响④液滴或气泡在曳力作用下产生变形而对沉降速度的影响5.借助于重力沉降以除去气流中的尘粒的重力沉降设备称为除尘室，有关除尘室正确的论断有。
化工原理第三章习题课及答案
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颗粒在流体中的运动
自由沉降与沉降速度（Free settling and settling velocity） 颗粒-流体体系一定，ut一定，与之对应的Rep 也一定。
根据对应的 Rep，可得到不同Rep范围内 ut 的计算式：
(1) Rep<2，层流区(斯托克斯公式)
ut
2 dp p g
18
0.6 d p p g Re p
自由沉降与沉降速度（Free settling and settling velocity）
ut 是颗粒在流体中受到的曳力、浮力与重力平衡时颗粒与流 体间的相对速度，取决于流固二相的性质，与流体的流动与 否无关。 颗粒在流体中的绝对速度 up 则与流体流动状态直接相关。
当流体以流速 u 向上流动时，三个速度的关系为：
(2) 2<Rep<500，过渡区(阿仑公式) u t 0.27
dp p g
(3) 500<Rep
<2×105，湍流区(牛顿公式)
u t 1.74
因Rep中包含 ut，故需通过试差确定计算公式。 灵活运用上述原理还可以根据颗粒在流体中沉降速度的实验 数据关联出颗粒的粒度 dp 或密度 p。
式中p0为来流压力。
流体对单位面积球体表面的曳力（表面摩擦应力）为
s r
r R
3 u sin 2 R
曳力与曳力系数（Drag and drag coefficient）
r 在 z 轴的分量为
r cos / 2 r sin
z
所以整个球体表面摩擦曳力 在流动方向上的分量 F 为
pb (1 ) 2 150 3 2 u L d ea
化工原理课件5.颗粒的沉降和流态化
ut
dP2(P )g 18
2 Re P
500，阿仑区
，ut
0.781
d
1.6 P
(
P
0.4
0.6
)
g
0.714
当dp ,500 ReP 2105，牛顿(Newton )定律区 ，
ut 1.74
dP (P )g
与u无关。
5. 颗粒的沉降和流态化
5.2.2 静止流体中颗粒的自由沉降
前提：P
一、沉降的加速阶段：设初始速度等于0。
在沉降过程中颗粒的受力如下：
Fb
1、体积力：重力场：Fg mg
离心力：Fg
其中：对于球形颗粒：m
mr2
1 d
2、浮力：重力场：Fb
m
p
6
g
3
p
p
离心力：Fb
m
p
r 2
3、曳力：FD
Ap
1 2
u 2
FD Fg
5. 颗粒的沉降和流态化
5.2.2 静止流体中颗粒的自由沉降
度，曳力减小。
5、非球形：曳力系数比同体积球形颗粒为大， ut减少。
返回
5. 颗粒的沉降和流态化
5.3 沉降分离设备
基础：颗粒在外力作用下产生沉降运动，具有两 相 p 为前提。悬浮颗粒的直径越大，两相的密 度差越大，使用沉降分离方法的效果就越好。
根据作用于颗粒上的外力不同，沉降分离设备 可分为重力沉降和离心沉降两大类。
二、沉降的等速阶段
u曳力项 ，du d
du
d
0, 此时恒定u
ut
球形颗粒：
du
d
(P )g P
3 4d P P
颗粒在流体中的运动
自由沉降与沉降速度（Free settling and settling velocity）
ut 是颗粒在流体中受到的曳力、浮力与重力平衡时颗粒与流 体间的相对速度，取决于流固二相的性质，与流体的流动与 否无关。 颗粒在流体中的绝对速度 up 则与流体流动状态直接相关。
当流体以流速 u 向上流动时，三个速度的关系为：
流体通过固定床的压降
工程上为了直观对比的方便而将流体通过颗粒床层的阻力损 失表达为单位床层高度上的压降
2 pb L e 1 u1 L e 1 a u 2 (1 )a u 2 3 L L d eb 2 3 8L
xi p a 1 ai 6 xi d pi
比表面相等
6 d pm a
p
1 xi d pi
对于非球形颗粒， 按同样的原则可得
d pm
1 xi d ea i
1 xi d Ai eVi
m du F dt
Fd Fg Fb
合力为零时，颗粒与流体之间将保持 一个稳定的相对速度。
Fd F g - Fb
CD
u t2 d 2 p
2
1 d3 p g p 4 6
4 dp p g ut 3 C D
——重力场中的沉降速度
ut 由颗粒与流体综合特性决定，包括待定的曳力系数CD
自由沉降与沉降速度（Free settling and settling velocity） 颗粒-流体体系一定，ut一定，与之对应的Rep 也一定。
根据对应的 Rep，可得到不同Rep范围内 ut 的计算式：
5颗粒的沉降和流态化
24 d pu p
FD =（ 1/2）ζ Apρ u2
2016/2/3 化学化工学院 迪丽努尔
FD = 3πμdpu
6
5· 2 颗粒的沉降运动 5．2．2 静止流体中颗粒的自由沉降
• 一、 沉降的加速阶段 • 二、颗粒的沉降速度
• 三、非球形颗粒的沉降速度
• 四、其他因素对沉降速度的影响
5．颗粒的沉降和流态化
5．1 概
述
5· 2 颗粒的沉降运动
5．3 沉降分离设备
2016/2/3
化学化工学院
迪丽努尔
1
5．颗粒的沉降和流态化
5． 1 概 述 过程的推动力: 流固两相的密度差 重力场：固体颗粒将在重力方向上与流体作相对运动 离心力场：固体则与流体作离心力方向上的相对运动 化工生产过程中此种相对运动 ① 两相物系的沉降分离：依靠重力－重力沉降， 依靠离心力－离心沉降 ②流一固两相之间进行某种物理和化学过程 如: 固体物料的干燥、粉状矿物的焙烧及在固体催化剂 作用下的化学反应等 ③固体颗粒的流动输送。
3
Fb 6 d p g
3
FD 1 2 u
2 2 d p 4
du d
2016/2/3
p ( p )g
3 4d p p
迪丽努尔
u
2
Fb
化学化工学院
Fg
Fd
10
一、 沉降的加速阶段
du d
1、球形颗粒的受力分析
2
2、球形颗粒的重力沉降速度
p ( p )g
对于微小球形颗粒 设：du/dτ= 0 则 由
du d
时
u= ut
p ( p )g
5.颗粒的沉降和流态化.
2 ~ Re p 关系由实验测定
对球形颗粒 1 (1)层流区( Stokes 区) (2)过渡区( Allen区) (3)湍流区( Newton区) Re p 2
24 Re p 18.5 0.6 Re p
2 Re p 500
500 Re t 2 105
6
FD AP
u 2
2 .......... 阻力系数(无因次) AP
AP ........ 颗粒在垂直于其运动方 向的平面上的投影面积
4 u........ 颗粒相对于流体的沉降 速度, m / s
d2
m2
讨论在重力作用下颗粒 在静止流体中的沉降： du 当Fg Fb FD 0时, 颗粒呈加速降落 , 其加速度为 , d 根据牛顿第二定律有:
离心沉降利用沉降设备使流 体和颗粒旋转，在离心力作 用下，由于流体和颗粒间存 在密度差，所以颗粒沿径向 与流体产生相对运动，从而 使颗粒和流体分离。由于在 高速旋转的流体中，颗粒所 受的离心力比重力大得多， 且可依需要调节，所以其分 离效果好于重力沉降。
离心沉降与重力沉降有何不同？ 颗粒质量一定，重力沉降速度是恒定的，而离 心沉降速度却随旋转半径及旋转速度的不同而发生变 化；另一个区别在于：重力沉降的方向向下，而离心 同一颗粒所受离心力与 重力之比： 沉降方向为离心方向。
壁效应和端效应
当颗粒直径 与容器直径D相比不算太小时，容器壁面会对颗粒的 沉降产生影响，使其受到较大的曳力。一般dp/D >0.01时，就显出器 壁的影响，使沉降速度减小。
3 流体分子运动的影响
当颗粒直径小到可与流体分子的平均自由程相比拟时（如2~3μm 以下），颗粒作不定向和随机性运动，它们可穿过流体分子的间隙， 使沉降速度大于斯托克斯定律计算的数值。另一方面，细颗粒的沉 降将受流体分子碰撞的影响，当颗粒直径小于0.1μm时，布朗运动 的影响起主要作用，难以用重力沉降法除去流体中的颗粒。
第五章 颗粒的沉降与流态化-第二节-颗粒的沉降运动
西北大学化工原理课件
1. 表面曳力和形体曳力
微元面所受力在垂直 于流动方向上的分量沿颗 粒表面的积分：
W
∫
W
A
τ W sin αdA
5-1
————表面曳力
∫
p cos α dA =
A
∫
A
( p + ρ gz )cos dA − ∫
形体曳力
ρ gz cos dA
A
浮力
3
西北大学化工原理课件
总曳力FD=表面曳力+形体曳力
13
FD = f ( ρ , μ , u , d p ) Re < 2
2. 曳力系数
对光滑圆球： FD = f ( ρ , μ , u , d p ) 因次分析可得：
d p uρ FD ( ) = φ( ) 1 2 μ Ap ⋅ ρu 2 Ap——流动方向上颗粒的投影面积
4
FD = 3πμd p u
———斯托克斯定律
西北大学化工原理课件
2 gd p ( ρ p − ρ )
ut =
18μ
3. 颗粒的沉降速度
对小颗粒,沉降加速阶段可以忽略，而近似认为颗粒始终以 ut沉降———沉降速度或终端速度。
u ut
绝对速度up=u-ut
u
当u>ut时,颗粒向上运动 当u<ut时,颗粒向下运动 当u=ut时,颗粒悬浮在流 体中
12
10
西北大学化工原理课件
2. 沉降的等速阶段
重力、浮力一定，u↑，曳力↑ ，加速度↓
du 加速度 =0时，u=ut————（等速）沉降速度 dτ
ρp − ρ du 3 =( )g − ξρut2 = 0 dτ ρp 4d p ρ p
化工原理上册复习题1 (2)
欢迎共阅第一章流体流动与输送一、填空题1.流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，其单位为 kg/m3 。
2. 20℃时苯的密度为880kg/m3，甲苯的密度为866kg/m3，则含苯40%（质量）苯、甲苯溶液的密度为871.55 3kg。
/m3.流体的粘度是描述流体流动性能的物理量，一般用符号μ表示；流体的粘度越大，流动时62.有两种关于粘性的说法：( a )。
(1) 无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。
(2) 粘性只有在流体运动时才会表现出来。
A.这两种说法都对B.第一种说法对，第二种说法不对C.这两种说法都不对D.第二种说法对，第一种说法不对3.水以2 m·s-1的流速在?35 mm×2.5 mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3Pa·s，密度为1000 kg·m-3，其流动类型为( b )。
A.层流B.湍流C.过渡流D.无法确定4.装在某设备进口处的真空表读数为－50 kPa，出口压力表的读数为100 kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为( a )kPa。
A. 150B. 50C. 75D. 255.各种型号的离心泵特性曲线( d )。
A.完全相同B.完全不相同C.有的相同，有的不同D.图形基本相似6.某设备上真空表读数为0.09MPa，若当地大气压强为0.1MPa，则设备内绝对压强为( b )。
8.A.CD.10.A. Re数11.A.12.读数RA. A、BC. A、B14.A.C.流体的黏度随温度的升高而减小D.压力改变对液体黏度的影响很小，可以忽略，不很高的压力对气体黏度的影响也可以忽略15.下列说法正确的是( d )。
A.柏努利方程不能表示静止流体内部能量转化与守恒的规律B.流体作用在单位面积上的压力，称为静压强C.可以用液柱高度表示压力的大小D.在静止、连通的流体中，处于同一水平面上各点的压力均相等16.关于U形管压差计的指示液，下列说法错误的是（ c ）。
颗粒沉降-2
ut
=
gd
2 p
(
ρ
p
−
18µ
ρ)
=
5.42×10−3 m / s
A=qv/ut=2500/3600×5.42×10-3 =128.6m2
A底=2×5=10m2
N = A − 1 = 128.6 − 1 = 11.9 = 12
A底
10
ut min
=
gd
2 p
min
(
ρ
p
18µ
=
4.297µm
5µm < dmin = 6.076µm ，处于斯托克斯区:
ut′
=
d
2
′
p
(
ρ
p
−
18µ
ρ)g
=
(5
× 10−6 )2 × (2500 − 1.2) × 18 × 1.81 × 10−5
9.81
= 1.881 × 10−3m / s
η
=
u
′
t
=
1.881 × 10−3
=
67.7%
解：查20℃时常压空气的物性为：
ρ = 1.20kg / m3 ,µ = 1.8 × 10−5 Pa ⋅ s （1） A = (n + 1)A底 =（9 + 1）×10 = 100m2
qv
=
qm ρ
=
1200 1.20
=
1000m3
/h
ut
=
qv A
=
1000 100
= 10m / h
=
2.778 ×10−3 m / s
τr
=
AH qv
颗粒沉降和流态化
5.颗粒沉降与流态化5.1 概述本章考察流固两相物系中固体颗粒与流体间的相对运动。
在流固两相物系中，不论作为连续相的流体处于静止还是作莫种运动，只要固体颗粒的密度P ρ大于流体的密度ρ，那么在重力场中，固体颗粒将在重力方向上与流体做相对运动，在离心力场中，则与流体作离心力方向上的相对运动。
许多化工过程与此种相对运动相联系，例如：（1）两相物系的沉降分离，其中依靠重力的称为重力沉降，依靠离心力的称为离心沉降。
（2）流固两相之间进行某种物理与化学过程，如固体物料的干燥（气流干燥、喷雾干燥、沸腾干燥）。
（3）固体颗粒的流动输送。
流固两相物系内的相对运动规律是上述各过程设计计算的基础。
固体颗粒对流体的相对运动规律与物理学中的自由落体运动规律的根本区别是后者不考虑流体对固体运动的阻力。
当固体尺寸较大时，阻力远小于重力，因而可以略去（举苹果重力沉降例子）。
但当颗粒尺寸较小时，或流体为液体时，阻力不容忽略（举细粉笔头或绿豆重力沉降）离子。
由此可见，对流—固两相物系中的相对运动的考察应从流体对颗粒运动的阻力着手。
5.2颗粒的沉降运动 5.2.1流体对固体颗粒的绕流前几章讨论静止的固体壁面对流体流动的阻力及由此产生的流体的机械能损失（习惯称为阻力损失）。
本节将着重讨论流体与固体颗粒相对运动时流体对颗粒的作用力—曳力。
流体与固体颗粒之间的相对运动可分为以下三种情况： ① 颗粒静止，流体对其做绕流； ② 流体静止，颗粒作沉降运动；③ 颗粒与流体都运动，但保持一定的相对运动。
上述三种情况，只要颗粒与流体之间的相对运动速度相同，流体对颗粒的作用力—曳力（即阻力）在本质上无区别，都是由于两者间相对运动造成的阻力。
因此，可以第（1）种情况(绕流)为例来分析颗粒相对于流体作运动时所受的阻力。
（1）两种曳力—表面曳力和形体曳力回顾第1章流体沿固体壁面流过的阻力氛围两类：表皮阻力（即表面摩擦阻力） 和形体阻力（边界层分离产生旋涡），绕流时颗粒受到流体的总曳力D F =表面曳力+形体曳力。
第五章 颗粒的沉降与流态化
阿仑区（过渡区）p 0.6
p 18.52~500e e R R ξ==
当时，牛顿区：与R 相当于阻力平方区
p p 5000.440.1
e e R R ξξ>==当时，当极大时，p p
242e e R R ξ<=
当时，斯托克斯区（层流区）即
p p 2
p ()2A du
a g u d m
ρρξρτρ−=
=−对球形颗粒
2
p p 3
p p
p 4
6
A d m V d ππρρ=
==所以
p p
p p 3(
)4du a g d d ρρξ
ρτρρ−=
=−颗粒的净重
曳力项
重力场中：b D du F F F ma m
d τ
−−==三、沉降速度的讨论与应用
1、沉降速度计算公式（重力场中）
p 23)0du a g u ρρξ
ρ−=
=−=匀速沉降，（
提高分离效率方法：
锥底集尘斗密封良好，
否则空气窜入影响分离效率
下部设计成上小下大扩散式，减小尘粒重新卷起的可能性
进气管略低于器顶一小段距离，并切向开狭槽防止粉尘环
作业P168：4、5
B A
H
2
H
1
S
2
流态化技术是20世纪四十年代化工原理上的重大发现，运用非常广泛。
大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，颗粒具有类似
固的不均匀接触。
第三章 流体-固体颗粒间的运动和流态化
3.2 固体颗粒在流体中的运动-沉降
两相物系的沉降分离，指在某种力场中利用分散 相和连续相之间的密度差异，使之发生相对运动而实 现分离的操作过程。其中依靠重力的称为重力沉降， 依靠离心力的称为离心沉降。
若过滤介质阻力可忽略不计，则有：
5、恒速过滤 特点：过滤速率 不变。
若过滤介质阻力可忽略不计，则有：
四、过滤常数的测定 恒压过滤时:
若以 τ/q - q 作图，可得一直线，由直线斜率可求得 K 。
五、过滤设备 以压力差为推动力:如板框过滤机等
以离心力为推动力：如各种离心机等。
降尘室结构简单，流动阻力小，但体积庞大，分离效 率低，通常只适用于分离粒度大于50μm的粗颗粒，一 般作为预除尘使用。多层降尘室虽能分离较细的颗粒且 节省地面，但清灰比较麻烦。
降尘室面积计算
例4：欲用降尘室净化温度为20℃、流量为2500m3/h 的常压空气，空气中所含灰尘的密度为1800kg/m3，要 求净化后的空气中不含有直径大于10μm的尘粒，试求 所需沉降面积为多少？若降尘室底面的宽为2m，长为
3、影响过滤常数的因素： ①滤饼的性质：可压缩滤饼的压缩指数，空隙率 和比表面（单位体积颗粒具有的表面积）。 ②滤浆的性质：滤浆的浓度、粘度等。
③推动力即压差。对于指定的悬浮液，只有当操 作压差不变时，过滤常数才是常数。
4、恒压过滤（压强差恒定）
特点：过滤常数 K 不变，滤饼不断增厚，阻力不断增 加，过滤速度逐渐变小。
球形度：具有相同体积的球形颗粒与非球形颗粒的表 面积之比。
非球形颗粒的体积当量直径： 计算非球形颗粒的压降时，用 φdpe代替 dp 即可。
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粒级效率
在尘粒中， 的颗粒，
的颗粒，
分离器的总效率：
xi为进口气体中各粒度级颗粒的质量分率。
离心沉降速度
颗粒在离心加速度为 的离心力场中沿着离心力的方向作自由沉降，当达到匀速沉降时，则在沉降方向上处于力平衡状态
阻力系数是沉降运动雷诺数的函数，
在停留时间内，颗粒最大的沉降距离是降尘室的高度
恰好满足临界分离条件的颗粒 的沉降速度为 ，其最大的沉降时间为
如果 ，则满足临界分离条件的颗粒 能够100%被沉降（分离）下来，即
而
或者
在降尘室内均匀地加n块水平隔板而称为(n+1)层降尘室，此时的临界分离条件为
则
加隔板的作用：
（1）若保持沉降（分离）要求不变，加隔板后的生产处理能力 与不加隔板时 的比
当介质流量增加到一定值时，会出现始终 ，则颗粒的绝对速度 始终为负，颗粒一直向上运动，此时，床层为气流床。因此临界带出速度为
第5章颗粒的沉降运动和固体流态化
重力沉降速度
颗粒在重力场中自由沉降，当达到匀速沉降时，则在垂直方向上处于力平衡状态
阻力系数是沉降运动雷诺数的函数，
当 时为层流，
颗粒的层流沉降速度
重力降尘室
颗粒随同气体在降尘室中水平方向上的运动速度
颗粒随同气体在降尘室中水平方向上的停留时间
颗粒得以沉降（分离）的条件：
式中，n=3~5圈。
粒级效率
在尘粒中， 的颗粒，
进口气体中各粒度级颗粒的质量分率。
高速离心管
离心分离因素 ：同一颗粒所受离心力与重力之比。
颗粒由 沉降至 所需要的沉降时间为
颗粒随同流体在离心管内的停留时间为
当符合临界分离条件时，
则
流化床原理
颗粒的重力沉降速度 为相对于颗粒周围介质运动的速度，对于一定的颗粒来说为确定值。在颗粒之间介质向上的运动速度为 。规定向下的速度为正，颗粒相对于固定参照点的绝对速度为
颗粒之间介质向上的运动速度 、床层表观流速 和床层空隙率 之间的关系为
当介质向上的流速较小时，颗粒的绝对速度 为正，即为固定床。
增加介质流量，当一旦出现 时，颗粒的绝对速度 则为负，颗粒向上运动，此时即为起始流化状态。随着介质流量的逐渐增加，颗粒床层膨胀， 的数值忽大忽小， 的数值忽正忽负。逐渐达到稳定的流化状态。
当 时为层流，
颗粒的层流沉降速度
旋风分离器
颗粒随同气流在切线方向上进入旋风分离器，可以视在旋转的过程中颗粒与气流的切线速度相同，并且始终等于进口时的速度 。旋风分离器的矩形进口宽度为 ，高度为 ，则
颗粒沉降（分离）的条件：
能够100%离心沉降的颗粒的沉降距离为 ，沉降时间为
停留时间为
能够100%离心沉降的颗粒的粒径为