流体通过颗粒层的流动

1、第 4章流体通过颗粒层的流动基本原理颗粒床层的简化模型Le为保持简化后的物理模型与原真实模型的等效性，必须（1）有细管的内表面积等于颗粒床层的全部自由表面积； （2）所有细管的供流体流动的空间等于颗粒床层的空隙容积。 流体通过细管的压降即为流体通过颗粒床层的压降hfPf2Le u1 de 2L L 4 2 a1PfLLe a1u2a 1u28L流体通过颗粒床层的压降Pf a1u2L被 称为模型参数，必须由实验测定。定义Redeu1u4 a 1康采尼（ Kozeny ）对模型参数的实验研究结果为，Re2 , =K /ReK =5.0 ,称为Kozeny 常数。 将模型参数的表达式代入到床层压降的

2、表达式中4.17Re0.29代入到床层压降的表达式中Pf4.17 1 32a2 u 0.29 1 3L 3 3u2特性参数1、颗粒的比表面积m22、颗粒床层的空隙率3、颗粒床层的比表面积m2aB ,3 ，ma B a(1 )P f a 2 1 2f K 3 uL3欧根（ Ergun ）在较宽的Re 范围内， Re 0.17 420 ，获得了关系式4、床层的表观流速 u5、床层颗粒空隙中的流速 u1 ， u1u过滤原理在压差的作用下，悬浮液中的液体穿过滤饼中的空隙流出，滤饼两端的压差即为压降。定义过滤速率为 uAd根据康采尼 （ Kozeny ）公式，过滤速率就是该式中的床层表观流速P Ka2

3、13 2 uL3dV 3 1 PAd 12 a2 K L可以发现，在滤液粘度和床层特性不变时，单位过滤面积上的过滤速率dVPAdL在滤液粘度、床层特性和过滤压差不变时，总过滤面积上的过滤速率dV AdL单位过滤面积上的滤液体积量V qA滤饼厚度 L 、悬浮液中颗粒体积分率 、滤饼空隙率 与单位过滤面积上的滤液体积量 q的关系式为单位过滤面积上过滤速率的表达式则为定义：dq d2a21K1 a 2 Kr 称为滤饼的比阻。则过滤速率表达式为d qPd r q或者dV P AAd r V考虑过滤介质的阻力后，过滤速率为dVP1 AP2 A ( P1P2 ) AA d r V r Ve r (V Ve

4、)令 P P1P22P定义过滤常数： K 2 Pr自开始即进行恒压过滤，则 K为常数，并且 0时，q 0（V 0） ，过滤时间 F 与累计滤液体积量 V F （单位面积上累计滤液体积量 qF ）的关系VF2 2VFVe KAF 2 F或qF2 2qF qe K F过滤设备及操作1、板框式压滤机 在保持洗涤水粘度与滤液粘度相同，洗涤操作时的压差与过滤操作时的压差相同时， 总面积上的洗涤速率与过滤终了时过滤的速率之间的关系dVdVdWd F ,end1横穿流洗法，41 ；置换洗法， 1洗涤时间 w 与过滤时间 F 的关系2J wF一个生产周期的时间 c ， c F w D最佳时间分配： F w D

5、以单位时间滤液体积量表示生产能力为Q V FFwD2、旋转真空过滤机转筒转速 n, rps ，转筒浸入滤液中的角度占 360o 的分率为 ，如果过滤介质的阻力可以忽略（ qe 0 ），转筒转一周，在单位过滤面积上所得到的滤液量为转筒上滤饼的厚度LqF单位时间内总过滤面积上所得到的滤液量Q AnqFHD K n3、过滤问题分类1.设计型问题：给定 qe , K , P , V（或），生产能力，设备类型，计算过滤面积A，选择或设计设备。2.操作型问题：已知设备尺寸和有关参数，qe, K, P,核算设备生产能力：或已知设备尺寸和有关参数， qe , r , ， 规生产能力，求取操作条件。固定床固定床设备：催化反应器、吸附器、干燥器、离子交换器等，在生产中需要进行 2 种 计算 ：（1）床层压降计算，应用康采尼公式或欧根公式；（2）起始流化速