文档介绍：第十四讲:
两相动量传输简介
一、本课的基本要求
⒈了解气固两相流动的三种状态
⒉了解孔隙度及料块比表面积的概念
⒊掌握埃根方程的应用
第一章动量传输
二、本课的重点、难点:
重点:埃根方程的应用。
难点:埃根方程的推导及应用。
第一章动量传输
§ 两相动量传输简介
两相流动:气-液两相,气-固两相共同存在时的流动。
气-固两相流动
固相:粒状的固体料块和由料块堆集的散料层,气-固两相流动可视为气体
通过料块或散料层的流动。
举例:炼铁生产过程的下降炉料与上升煤气的流动,喷粉气动输送过程。
⒈气-固两相流动的三种状态
第一章动量传输
浮力:
N
3
S
a
d
6
g
G
×
p
×
=
r
p
重力:
N
S
3
S
s
d
6
g
G
×
×
=
r
合成下降力
N
拖力(对气体而言是阻力):
N
⒉固定料层流动(炼铁方向)
目的:求解散料层阻力损失,即气体通过散料层产生的压力降。
第一章动量传输
ï
ï
ï
ï
î
ï
ï
ï
ï
í
ì
<
=
>
喷粉脱硫、高炉喷吹
气动输送过程
料块随气流上升
料块悬浮于气流中
沸腾状态
流化料层流动
料块于原位不动
气体在料块孔隙间流过
炉
炼铁高炉、化铁炉等竖
固定料层流动
料块于气流中下降
F
G
F
G
F
G
)
(
)
(
方法:管束理论。
⑴埃根方程
先介绍几个有关的定义:
Vb孔隙总体积;S孔隙总表面积。
①孔隙的当量直径:
(1)
②孔隙度:
(2)
V0料层总体积;A孔隙的总截面积;A0料层的总截面积;
(3)
VS料块的体积。
第一章动量传输
③料块的比表面积:
单位体积料块所具有的孔隙表面积,以S0表示,则
(4)
实际
④截面空速:
(5)
将(2)、(4)代入(1)得:
(6)
根据管流摩阻的解析式,
P57 (1-4-5a)
第一章动量传输
可将作为管束看待的散料层降表达为:
(7)
k待定阻力系数。
(5)、(6)代入(7)
将上式改写为:
修正阻力系数;
修正雷诺准数。
通过实验确定(8)
第一章动量传输
埃根等人通过大量的实验工作获得:
将f C及ReC代入(9)式,整理得:
(10)
均匀球形料块:
,代入上式得
第一章动量传输
)
(
9
î
C
C
C
ï
ï
í
ì
+
=
<
<
=
>
=
<
.
.
)
(
.
)
(
.
)
(
292
0
Re
2
4
f
100
Re
2
292
0
f
100
Re
Re
2
4
f
2
Re
C
C
C
C
C
过渡区
紊流区
层流区
埃根方程(11)
⑵埃根方程的修正:
根据散料层的特性(孔隙度、比表面积S0)修正,还要考虑到
料层围壁的影响。
①孔隙度:
料块的形状颗粒的组成,料块的排列方式。一般情况是根据实测
数据来确定。
②比表面积S0及形状系数:
均匀球形料块:
例如:高炉炼铁的矿石、焦炭、石灰等都不是球形,都有一定的形状系数。
第一章动量传输
均匀非球形料块:
DS同体积球体直径。
粒度大小不等的料块:
平均筛分直径; xi 质量分率,d i 两筛几的平均直径。
直径小于(m)
50
75
100
125
150
175
360克质量(g)
0
60
180
270
330
360
第一章动量传输