颗粒沉降以及流态化

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5.2.1 流体对固体颗粒的绕流
与Re
关系的实验测定结果见图
P

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5. 颗粒的沉降和流态化
5.2.1 流体对固体颗粒的绕流
对于球形颗粒( 1 )
ReP 2,层流区,斯托克斯(Sokes)定律区 ,也称
爬流区,其R2P e4FD3dpu
2RP e50,0阿仑(Allen)区 ,
18 .5 Re P 0.6
3 、 R P e 5,0 形 0体 表 曳 面 , 力 0 曳 .4,F 4 D 力 u 2 ,服从。平 4、RPe2150 ,边界 层 湍 流 ,流 动 动 量 , 脱体 1点 4 0,00.1
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5. 颗粒的沉降和流态化
5.2.1 流体对固体颗粒的绕流
问题:影响FD为什么是用Ap而不是A? 答:一旦发生脱体,表面曳力<<形体曳力,用A不能使
5. 颗粒的沉降和流态化
5.2.1 流体对固体颗粒的绕流
3、几何形状不对称的固体颗粒:在流动垂直方向上的FD 不等于0
二、曳力系数(Drag coefficient)—对光滑圆球
析因分析:FD=F(dp,u,,),与颗粒形状和定向无关。
FD
AP
1u2
2
(RPe)
ReP
dpu
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5. 颗粒的沉降和流态化
重力沉降与离心沉降基本公式;旋风分离器结构、工 作原理。 3、本章学习的难 点
颗粒分级概念;粒级效率的概念 。
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5. 颗粒的沉降和流态化
5.1 概述
一、研究的内容 流体—固体两相物系间的相对运动规律。
二、涉及流固相对运动的化工过程
重力沉降:依靠重力 1、两相物系的沉降分离
离心沉降:依靠离心力 固体物料的干燥 2、某些物理和化学过程 粉状矿物的焙烧 催化反应(流化床反应器) 3、固体颗粒的流动输颗送粒沉:降气以及力流态输化送。
一、两种曳力(Drag)—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分为两类:表 面阻力(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 ,即:
FD =表面曳力+形体曳力
剪力
表面相切剪力 WW dA
表面力
表面垂直压力ppdA
压力
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5. 颗粒的沉降和流态化
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 5.4 固体流态化技术(略) 5.5 气力输送(略)
化工原理
5. 颗粒的沉降和流态化
5. 颗粒的沉降和流态化
1、本章学习的知识点 重力沉降与离心沉降基本公式;降尘室、沉降槽、
旋风分离器的结构、工作原理及降尘室生产能力,旋风 分离临界直径的计算;颗粒分级概念;粒级效率的概念。 2、本章学习的重 点
d2 颗粒 沉 很降 小 :de 3 颗 v d 粒 e 3 pv F D 相对 不 较可 大以
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5. 颗粒的沉降和流态化
5.2 颗粒的沉降运动
5.2.1 流体对固体颗粒的绕流 5.2.2 静止流体中颗粒的自由沉降
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5. 颗粒的沉降和流态化
5.2.1 流体对固体颗粒的绕流
颗粒沉降以及流态化
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
5.2.1 流体对固体颗粒的绕流
流动方向上总表面力:
FApco ds A A W sin dA Aco d s A Ag czo d s A A W sid nA
Aco d s A AW sid n A Agch o ds A
形体 曳力
表面 曳力
颗粒所受 的浮力
由压力 产生的
由剪力 产生的
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5.2.1 流体对固体颗粒的绕流
流体对固体颗粒作绕流运动时,在流动方向上对颗 粒施加一个总曳力,其数值等于表面曳力和形体曳力之 和。
F DA co ds A A W sin dA
注:理想流体和无相对运动的流体,其总曳力FD=0,但 是颗粒仍有浮力作用在其上。 说明: 1、FD(,,u,dp,颗粒形态与) ,定其向问题较为复杂,难 以理论计算求出。 2、几何形状对称的固体颗颗粒沉粒降以:及流在态流化 动垂直方向上的FD=0
5. 颗粒的沉降和流态化
5.1 概述
二、相对运动的特殊性 颗粒静止、流体绕流
相对运动包括 流体静止,颗粒沉降
两者都运动,并保持一定相对速度 就流体对颗粒的作用力来说,只要相对速度相同, 三者无本质区别。
流动方式 粘性引起的阻力 感兴趣的问题
管流
固体对流体的阻力
阻力损失(外部 问题)
绕流 流体对固体的阻力 阻力(内部问题)
m
p
r2
3、曳力:FD Ap12u颗2粒沉降以及流态化
FD Fg
5. 颗粒的沉降和流态化源自文库
5.2.2 静止流体中颗粒的自由沉降
根据牛顿第二定律:若在重力场中。
FF gF bF Dma
6dP3Pg 6dP3g 4dP21 2u2 6dP3Pd du d du (P P)g4d 3P Pu2
若在离心力中,把重力场中公式中的g用 r 2代替即可。
常数
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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
其中:对于球离形心颗力粒:F:g mm r12d3
2、浮力:重力场:Fb
m
p
6 g
p
p
离心力:Fb
500 RPe215 ,0牛顿(Newton)定律区 , 0.44
注意:Re P 定义与第1章不同,判别流型 Re值亦不同!
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5. 颗粒的沉降和流态化
5.2.1 流体对固体颗粒的绕流
流体绕球形颗粒流动时的边界层分离
1、ReP2,FDu,服从一次方定律
2、ReP ,边界开始脱体,形状曳 力的存在并不以边界层脱体为前 提。脱体点在 850
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区别 作用力的结果
作用力本身
5. 颗粒的沉降和流态化
5.1 概述
问题:自由落体运动考不考虑空气阻力?
问题:为什么自由落体运动不考虑空气阻力,而颗粒沉
降等却偏偏对阻力感兴趣呢?
答:
阻力 A表,而FGD
d2 p
de3v
d2 自由 落 大体 颗 :de 3v 粒 de 3 pvF D G 可以忽
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