4 粉体流体力学
沉降
颗粒在流体中的运动
颗粒在流体中运动时受到流体阻力R的作用
牛顿阻力定律:
设颗粒与流体的相对速度为u,颗粒的迎流投影面积为A,流体的密度为ρ,则:
牛顿阻力定律
式中C为阻力系数,它是雷诺数的函数
颗粒雷诺数: 式中Dp:颗粒直径
μ:流体粘度
斯托克斯(Stokes)阻力定律:
在雷诺数较小即层流状态下,作用于直径为Dp的球形颗粒的粘性阻力
Stokes沉降速度公式
颗粒在流体中等速运动的速度称为沉降速度。
ums表示Stokes区域内的速度:
阻力系数C和雷诺数Re
球形颗粒的沉降可分为三个区域:
层流区(Stokes区)
过渡区(Allen区)
湍流区(Newton区)
干扰沉降
悬浊液浓度小,相邻颗粒间的距离比颗粒直径大得多,颗粒间相互干扰可以忽略不计,这种沉降称为自由沉降。
当颗粒浓度增大时,就要改变悬浊液内的条件,特别是被沉降颗粒所置换的流体向上流动的影响就要增大,这种沉降称为干扰沉降。当大颗粒和小颗粒同时沉降时,小颗粒将随同大颗粒一起沉降,亦属干扰沉降。
透过流动现象
透过流动的应用:
(1)颗粒层过滤除尘器:
(2)固定床热交换装置:
(3)流体透过法测定粉体的比表面积:
悬浮现象
流态化技术的基本原理
在粉体填充层内,逐渐增大气流速度u,并研究u和之间的关系。如图。A-B为固定床状态,随u增大至足以近似支撑粉体层的全部重量时,粉体层的填充状态部分出现不稳定,一部分颗粒开始运动,颗粒进行重新排列,因此B-C段缓慢上升。C点是颗粒群保持相互接触状态的最松排列,超过这点时,不再保持固定床条件,粉体层开始悬浮运动(流化床状态),C点称为流化开始点。一旦流态化开始,由于粉体层膨胀,空隙率亦增大,所以越过C-D后,即使u增大,却几乎不变。若u再增加,稳定的流化床就不存在,且产生沟流和腾涌,使颗粒被吹起称为气力输送状态。
气力输送
气力输送是一种利用空气流作为输送动力在管道中输送粉粒状颗粒料的方法。
气力输送装置可分为:
吸送式:将大气与物料一起吸入
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