化工原理第五章01

1概述1.1工业背景重力沉降—除尘旋风分离器—回收细颗粒催化剂粒级分离—浮选矿物金矿粒与沙粒气流粉碎—细颗粒制备流化床—干燥，化学反应气力输送—颗粒输送第五章颗粒的沉降和流态化2颗粒的沉降2.1绕流流体流动可分为两类：①内部流动—管流②外部流动—绕流绕流可发生在下列系统中：固-流(气、液)，液-液，气-液，液-气本章分析典型的系统：固-流（气，液）2.2两种曳力研究对象：物体受力运动1．固动，流静2．固静，流动3．固动，流动阻力—曳力是一对力流体受到固体给的力—阻力固体受到流体给的力—曳力静止流体中：曳力=形体曳力+表面曳力2.3曳力和曳力系数对于球体，爬流时(2)Stokes理论解：表面曳力=2πμdpu形体曳力=πμdpu表面曳力为主斯托克斯定律Fd=3πμdpuudppRe非爬流时如何？按牛顿定律：F与单位时间产生的动量有关单位时间排开流体的量m=ApuρAp指向下的最大投影面积设排开速度u2与下落速度u成正比，则FD∝mu∝Apρu2定义曳力系数ζ实验测定ζ~Rep22uAFpD用三段曲线来表示ζ~关系Re2Re=2~500Re=500~2×105pRe246.0Re5.18p44.0实验1流线型物体与圆球曳力比较(重量相同,迎风面相同)实验2光球与毛球曳力比较打高尔夫球同样的力：光球150英尺毛球230英尺为什么？汽车汽车汽车汽车汽车汽车2.4自由沉降1．沉降速度ut颗粒在重力、曳力、浮力达到平衡时的相对运动速度。由力平衡：重力-浮力-曳力=0可得为一般计算式Re2时,斯托克斯区得影响因素024662233tppppudgdgd3)(4pptgdutpppudgd3)(6318)(2gdupptut是颗粒与流体的综合特性。ut采用了极限处理方法2．加速过程的地位是否重要,要予以判断大颗粒，加速时间长，走过距离长,几乎一直在加速。小颗粒，加速时间短，走过距离短,加速段可忽略。例1斯托克斯区加速段由及τ=0,u=0得当dp=0.18mm,ρp=1600kg/m3的颗粒在20℃水中沉降，加速到u=0.99ut所需时间为0.013秒，所走距离0.11mm。ddududgdgdpppppp3223362466)]18exp(1[2pptduudduudsppt020)]18exp(1[3.沉降计算公式：分三段区域表达，为判据变量：dp,ut,μ,ρp,ρ,ζ共6个待求变量为dp,ut,μ之一，都在判据中计算：先设沉降区域，算完后再验证Re试差原因：判据包含了待求变量3)(4pptgdu)(tpudftpud改进判据：由和恰当组合，消去待求变量组成新判据ζRe2可消去utζ/Re可消去dp例2斯托克斯区判据值Re2,由得ζ12则ζRe248,ζ/Re6tpudRe23)(4tppugdRe242.5实际沉降1．群体颗粒相互干扰,器壁干扰2．分子运动dp太小(0.5μm)，与分子自由程可比，粘度不再适用。3.非球形实际速度偏小等沉降速度当量直径de如斯托克斯区18)(2gdupetAp指向下的最大投影面积4．液滴或气泡变形、内部环流、破碎本次讲课习题：第五章1，2