第四章第一次课

千里之行，始于足下朽木易折，金石可镂Word-可编辑习题：1(做第一问)，2，34流体通过颗粒层的流动4.1概述1.固定床概念众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒层例：流体通过固定床反应器爬流固体悬浮液的过滤地下水，石油的渗流研究任务流体通过颗粒层的基本流动逻辑过滤（重点）4.2颗粒床层的特性思路：单颗粒（球形非球形）颗粒群堆放在床层中所具有特性4.2.1单颗粒特性描述一个颗粒粒度：（体积，表面积等）形状（球形度）对球形颗粒：=1体积：表面积：比表面积：以球形颗粒为标准（=1），只需单一参数dp就可全面表示有关单颗粒的特性。非球形颗粒的形状可以千变万化，为获得各种颗粒所遵循的共同逻辑，总试图将非球形颗粒以某种当量的球形颗粒表示。de,V粒度：当量直径de,Sde,a非球形颗粒形状：（球形度）按照不同方面的等效性，可以定义不同的当量直径。体积等效：（de,V）真切颗粒体积（V）=当量球形颗粒体积（）∴同理：表面积等效（de,S）比表面积等效：（de,a）显然：三者关系：∴定义球形度∴省略下标：∴因而对非球形颗粒除了当量直径的de外，还须有球形度共同来描述颗粒特性。例：如边长为B的立方体，=？由定义出发：∴等体积下，球的表面积最小，故非球形颗粒<14.2.2颗粒群特性颗粒群存在粒度分布问题对于大于70m的颗粒，通过筛分分析来决定粒度分布，从而求得平均直径dm.筛分分析结果：描述分布函数曲线频率函数曲线分布函数：筛过量：通过筛孔的颗粒量频率函数：xi：某号筛面上颗粒占所有试样的质量百分率∴频率曲线下的所有面积等于1。以比表面积相等为原则求平均直径（dm）(爬流，流动阻力取决于表面积)平均直径：比表面积相等∴∴非球形：4.2.3床层特性1、空隙率：V：床层体积，VS：颗粒所占体积VS=G/pp：真密度∴堆：颗粒在静置堆放时的松密度，称为堆积密度kg颗粒/m3床层床层的各向同性壁效应4、床层比表面积aB=a(1-)4.3流体通过固定床压降——数学模型规矩划实验主意1、床层的简化物理模型保持单位体积表面积相等的前提下，将颗粒层内的实际流动简化。目的：解决床层的压降简化的物理模型：将床层中的不规矩通道简化成长度为Le的一组平行细管。规定：(1)细管的内表面积等于床层颗粒的所有表面。（保持压降不变）(2)细管的所有流通空间等于颗粒床层的空隙容积。（保持流速不变）∴虚拟细管的当量直径de:[表面积：体积：]2、流体压降的数学模型：圆形直管：u1：流体在细管内的流速，即为实际填充床中颗粒空隙间流速。用可测的空床流速（表观速度）u：u=u1∴ΔP在本章中均称为压降。3、模型的检验及模型参数的决定（1）康采尼方程：当∴适用爬流，误差<10%(2)欧根方程——适用于较广的Re’范围注重：(1)应用范围Re’=0.17～420当Re’<3时,可忽略等式右边第二项(2)误差约为25%(3)所有因素中的影响最大研究:(1)其中:操作变量:u物性参数:,床层特性:,a(2)数学模型法评述胜利的关键在于对复杂过程的合理简化,得到充足容易的数学方程,且又有不失真的物理模型。比量纲分析法更科学，但对事物的了解必须更深入。(3)普通并不用欧根（康采尼）方程直接计算，缘故是a,是很难得到确切数值。(4)床层阻力公式的意义。由此及彼（p137，习题2）通过实验测得,a(p118,例4-2)过滤速率方程的基础例：已知：20℃，101.3kPa空气u=0.3m/s，=220Pa/m，0.8m/s，=1270Pa/m。30℃，0.7MPa甲烷，=0.012mPa.s，=4.5kg/m3求：u=0.4m/s时，=？解：将欧根公式简化查20℃，101.3kPa空气，=00181mPa.s，=1.2kg/m3将两组数据代入上式220=A×0.0181×0.3+B×1.2×0.321270=A×0.0181×0.8+B×1.2×0.82A=12193B=1424∴甲烷

本学时的重点：Le,de