化工原理第04章01改课件

4.1概述4.1.1工业背景固定床是由许多固体颗粒堆积成的静止颗粒层。第4章流体通过颗粒层的流动4.1.2固定床阻力的影响因素①流体物性：ρ,μ②操作因素：u③设备因素：颗粒直径，颗粒大小分布，空隙大小4.2颗粒床层的特性4.2.1单颗粒的特性球形颗粒，只需一个参数dp颗粒特性:体积表面积比表面实际遇到两个问题：①非球形②大小不一(分布)例1边长为L=4mm的正方体颗粒求：dev,des,dea,ψ,a解：②dev,des,dea三者关系

dea≤dev≤des

4.2.2颗粒群的特性大小不一筛分分析1kg颗粒群分布函数F与频率函数f的关系定平均直径dm，准则：比表面相等原因：流动较慢时，阻力以表面剪切力为主，表面积对阻力影响大由，得4.2.3床层特性①空隙率∴

ε受充填方式的影响与dp无关与dp分布有关②床层比表面4.3流体通过固定床的压降几何边界复杂，无法解析解，要靠实验数学模型法主要步骤：4.3.1简化模型过程特征：①爬流，表面剪切力为主，形体力(压差力)为次；②空隙中实际速度与空隙大小有关。简化原则：模型与原型①表面积要相等②空隙容积相等将原型简化成一组平行细管细管直径de4.3.2解数学模型细管层流得实验得康采尼方程

用代入，得欧根方程：黏性项惯性项Re’<3时，可忽略惯性项；Re’>100时，可忽略黏性项。影响因素分析：①物性:ρ,μ②操作:u③设备:ψ,dm,ε空隙率的影响最大,ε：0.3→0.4：18→5.6例2要估计20℃,1.0MPa(绝)的CO通过固定床脱硫器的压降,用20℃,101.3kPa(绝)的空气进行实测，测得u=0.4m/s时，u=0.9m/s时。求：CO以u=0.5m/s通过时的。已知：20℃,1.0MPa(绝)的一氧化碳

μ=2.4×10-5Pa•s,ρ=11.4kg/m3解：20℃,常压空气ρ=1.2kg/m3,μ=1.81×10-5Pa•s根据欧根方程，取代入空气数据470=C1×1.81×10-5×0.4+C2×1.2×0.422300=C1×1.81×10-5×0.9+C2×1.2×0.92解得C1=3.9×106,C2=2301一氧化碳

=3.9×106×2.4×10-5×0.5+2301×11.4×0.52=6604Pa/m4.3.4两种实验规划方法的比较量纲分析法：对过程无须有深刻理解,“黑箱”法。①析因实验②无量纲化③测定性实验数学模型法：对过程有深刻理解，能将过程大幅度简化。①简化模型②解析解③验证性实验讨论1数学模型的基本方法在充分掌握过程本质的前提下，对复杂的过程大担、合理地简化对简化后的过程建立物理、数学模型实验验证模型的合理性，并对模型参数估值。2数学模型法的基本特征必须充分掌握过程特征，了解研究目的。模型仅在某个方面与实际过程等效实验目的仅是验证模型的可靠性，测定模型参数，工作量大为减少。模型方程是半经验、半理论的。3影响床层压降的因素A.流速的影响（同圆管）层流（Re’<3），高度湍流（Re’<100）；B.物性的影响（同圆管）Re‘<3，ΔP∝μ,与ρ无关Re’<100ΔP∝ρ，与μ无关C.床层特性的影响（1）空隙率ε：空隙率ε对压降ΔP的影响非常大，反映在ε的可变性大，可靠性差；ε较小的误差，将引起压降明显的误差（2）比表面积αΔP∝α2，对