冶金传输原理课程知识总结.doc
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第七章第二节归纳总结
气固两相流动
固相:粒状固体料块和有料块堆集的散料层
料块在气体中的受力情况:
设有处于静止状态的一个球形料块,气体自下向上从其周围流过,其中的料块下降力为:
气体对料块的拖力为:
受力分析:当GF时,料块在气流中下降;G=F时,料块处于受力平衡状态,将在气流中悬浮不动;GF时,料块随气流上升。
气体通过散料层的与上述情况相似,有三种不同流动状态:
固定料层流动(GF)
流化料层流动(G=F),沸腾状态
气动输送过程(GF),料块随气流流动
固定料层流动
气体流过固定料层时的压力降己埃根方程
在工程计算中,通常以气体的体积流量和料层的总截面积(容器的总截面积)来定义流速,按流量公式有:
式中, 为气体的体积流量,,为料层的总截面积,。
气流在孔隙中的的流速也可按流量公式定义:
式中,A为孔隙通道的总截面积,。
由(3)、(4)两式得:
料层孔隙率:
式中,为料层中孔隙的总体积,料层总体积,L为料层高度,比值为孔隙率
料层孔隙的当量直径:
式中,为料层中孔隙的总表面积。
料块总体积:
单位料块所具有的表面积为比表面积,有:
把式(6)、(9)代入(7)的:
根据管束摩阻公式推得,气体通过散料层的压降()公式,即埃根方程,为:
H为散料层高度,为气体粘度,为定义流速,为气体密度。(11)式右侧第一项为黏性项,第二项为惯性项。若Re 2,可忽略惯性项;当Re100时可忽略黏性项,其中
若料块为均匀球形料块,则:
式中d为球形料块直径。
料层特性记压降公式修正
料层孔隙率
对于不规则料块,和很难计算,此时可按下述方法确定:
将式代入(13)式得:
式中,分别为料层平均密度、流体的密度、料块的密度。
料块比表面积
料块比表面积与料块的形状有关。
均匀球体:
d为球体直径。
均匀非球形料块以形状系数修正:
式中为换算直径。
料块粒度不等、非球体:
为平均筛分直径。
式(17)代入(11)得修正后的埃根方程:
四、埃根方程的应用
气体通过散料层的流量
气体通???散料层时一般处于紊流状态,式(11)可简化为:
得
料层结构一定时,的组合为常数,令,式(20)变为:
为料层渗透系数。
料层总面积为时:气体体积流量为:
2、散料层透气性指数
在紊流情况下,由式(18)得:
一定时,令,式(23)变为:
为散料层透气性指数。
气体压力对散料层压降的影响
较高压力下气体通过散料层的密度不为常数,其压降公式为:
为系数,且, 为标态下的密度及压力。
五实例:吸尘器
吸尘器的工作原理图如下
利用电动机带动叶轮高速旋转,使集尘室内形成局部真空。当室内外压差加大到一定程度后,灰尘便随气流一起被吸入尘袋内,经过滤,将灰尘分离存留于尘袋内,排出过滤后的洁净空气。其原理即为气动输送原理。
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