文档介绍：菊
迟开,
最爱霜林耐岁寒。
天寒,花更香,
岁晚,弥芬芳,
不与繁荣竟,
自知能雪白。
君当如菊,
笃行高洁,
显品德。
颗粒的沉降
概述
化工生产中有时涉及由固体颗粒和流体组成的两相流动物系,流体为连续相,固体为分散相悬浮于流体中。
许多化工生产过程与此种相对运动相联系,例如: 两相物系的沉降分离,其中依靠重力的称为重力沉降,依靠离心力的则称为离心沉降;
流-固两相之间进行某种物理和化学过程,如固体物料的干燥、粉状矿物的焙烧及固体催化剂作用下的化学反应过程等;
固体颗粒的流体输送。
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。
颗粒的沉降运动
1、流体对固体颗粒的绕流
两种曳力―表面曳力和形体曳力
设所取微元面积为dA与流动方向成夹角α,则剪应力在流动方向上的分力为τwdAsinα。将此分力沿整个颗粒表面积分而得该颗粒所受剪力在流动方向上的总和,成为表面曳力。
同样,压力pdA在流动方向上的分力为pdAcosα,将此力沿整个颗粒表面积分可得:
P
由此可见,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,其值等于表面曳力和形体曳力之和。
总曳力与流体的密度ρ、粘度μ、流动速度u有关,而且受颗粒的形状与定向的影响。例如,粘性流体对圆球的低速绕流(也称爬流)总曳力的理论式为:
(5-1)
式中: FD-总曳力;
dP-小球直径。
此式称为斯托克斯(Strokes)定律。
曳力系数
对光滑圆球,影响曳力的诸因素为
(5-2)
应用因次分析可以得出
若令
(5-3)
(5-4)
则有
(5-5)
式中
Ap-颗粒在运动方向上的投影面积;
ζ-无因次曳力系数。
式(5-5)可作为曳力系数的定义式。
二、球形颗粒的自由沉降
任一颗粒的沉降不因流体中存在其他颗粒而受到干扰。自由沉降发生在流体中颗粒湍流的情况下,。
自由沉降
重力
浮力
曳力
重力场中
颗粒在沉降过程中受力
二、球形颗粒的自由沉降
离心力场中
浮力
曳力
离心力
r
ω
运动方向
Fd
Fb
Fc
r ──颗粒作圆周运动的旋转半径
ω──颗粒的旋转角速度
m ──颗粒的质量,球形颗粒
ρp ──颗粒密度