第5章顆粒的沉降和流態(tài)化5.1概述5.2顆粒的沉降運(yùn)動(dòng)n5.3沉降分離設(shè)備54固體流態(tài)化技術(shù)5.5氣力輸送(自學(xué))5.1概述■本章考察流固兩相物系中固體顆粒與流體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。n在流固兩相物系中,不論作為連續(xù)相的流體處于靜止還是作某種運(yùn)動(dòng),只要固體顆粒的密度大于流體的密度,那么在重力場(chǎng)中,固體顆粒將在重力方向上與流體做相對(duì)運(yùn)動(dòng),在離心力場(chǎng)中,則與流體作離心力方向上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。5.1概述許多化工生產(chǎn)過程與流固兩相的相對(duì)運(yùn)動(dòng)密切相關(guān):◆兩相物系的沉降:包括重力沉降和離心沉降;◆固體物料的干燥、礦粉焙燒等物理化學(xué)過程;◆固體顆粒的流動(dòng)輸送。流固兩相物系內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律是上述過程計(jì)算的基礎(chǔ),其研究應(yīng)從流體對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)的阻力入手。52顆粒的沉降運(yùn)動(dòng)52.1流體對(duì)固體顆粒的繞流522靜止流體中顆粒的自由沉降5.2.1流體對(duì)固體顆粒的繞流流體與固體顆粒之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可分為以下三種情況①顆粒靜止,流體對(duì)其做繞流:②流體靜止,顆粒作沉降運(yùn)動(dòng);③顆粒與流體都運(yùn)動(dòng),但保持一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。流體繞過顆粒的流動(dòng)52.1流體對(duì)固體顆粒的繞流(1)兩種曳力一表面曳力和形體曳力PcTdaPdAwSinadA流體流向表面曳力p+pg形體曳力浮力52.1流體對(duì)固體顆粒的繞流表面曳力+形體曳力Fn=f(d,,u,p,u)■黏性流體對(duì)球體的低速繞流(也稱爬流)時(shí)FD的理論式Fn=3id.u斯托克斯(Stokes)定律◆當(dāng)流速較高時(shí),Stokes定律不成立。因此,對(duì)一般流動(dòng)條件下的球形顆粒及其其他形狀的顆粒,FD的數(shù)值尚需通過實(shí)驗(yàn)解決。52.1流體對(duì)固體顆粒的繞流(2)曳力(阻力)系數(shù)5FD=f(d,,u,p,u)對(duì)球形顆粒,用量綱分析并整理后可得dupA+aup2=4若令R=5=RP)無因次曳力系數(shù)A流動(dòng)方向上顆粒的投影面積52.1流體對(duì)固體顆粒的繞流圖5-2曳力系數(shù)與顆粒雷諾數(shù)的關(guān)系圖中曲線:1-=1:2v=0806:3-y=06:4y=0.20:5v=0.125521流體對(duì)固體顆粒的繞流球形顆粒(=1)的曲線在不同的雷諾數(shù)范圍內(nèi)可用公式表示如24PStokes定律[Re18.52<Ren<500,A