第4章 颗粒与流体之间的相对流动(10)

第4章 颗粒与流体之间的相对流动

1 流体绕过颗粒及颗粒床层的流动 1.1 颗粒床层的特性 1.1.1 单个颗粒的特性

球形颗粒是最简单的一种颗粒，它的各有关特性均可用单一参数—直径d全面表示。 体积 V??d63；

2表面积 S??d比表面积 a?VS?；

6d

（单位体积固体颗粒所具有的表面积称为颗粒的比表面积） 对非球形颗粒，以当量直径de来表征其与球形颗粒在某些特性方面的等效。

(1)体积等效直径dev 使当量球形颗粒的体积等于真实颗粒的体积VP。 VP或

dev?3??dev63

6VP?

(2)表面积等效直径des 使当量球形颗粒的表面积等于真实颗粒的表面积SP。 SP??des 或 des2?SP?

(3)比表面积等效直径dea 使当量球形颗粒的比表面积等于真实颗粒的比表面积a。

a?SPVP?6dea

或 dea?6VPSP

球形度φS：

体积相同时球形颗粒的表面积与实际颗粒的表面积之比。

?S?(SSP)V相同

0≤φs≤1。

1.1.2 颗粒群的特性

由大量单个颗粒组成的集合—颗粒群。

(1) 粒度分布

不同粒径范围内所含粒子的个数或质量称为粒度分布。

一般用粒度表征颗粒的大小，球形颗粒的粒度就是其直径。

颗粒粒度的测量方法有筛分法、显微镜法、沉降法等。

筛分法通常采用一套标准筛进行测量。常用的泰勒标准筛以筛号（目数）表示筛孔的大小。

目数：每英寸长度上的孔数。 （2）颗粒群的平均直径dpm：

以比表面积相等为原则的球形颗粒群的平均直径dpm：

dPm?1?dxiPi

式中：xi—第i筛号上的筛余量质量分数； dPi?dpi?1?dPi2。

1.1.3 床层特性

(1) 床层的空隙率ε:

床层中空隙的体积与床层总体积之比。 ε=床层空隙体积/床层总体积

=（床层体积-颗粒所占体积）/床层总体积 (2)床层的各向同性

各向同性的一个重要特点：床层横截面上可供流体通过的空隙面积（即自由截面）与床层截面之比在数值上等于空隙率ε。 1.2 流体绕球形颗粒的流动

流体对颗粒的作用力（阻力）FD可用下式表示：

FD??AP?u22

式中：AP-颗粒在流体流动方向上的投影面

2

积，m ；

3

ρ为流体密度，kg/m；

ξ为曳力系数(或阻力系数)；

u为颗粒与流体的相对运动速度，m/s。 实验证明，ξ是雷诺数的函数，即：

ξ=f(ReP) ReP?dPu??