顆粒在流體中的運(yùn)動(dòng)

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1、第四章顆?！黧w兩相流動(dòng)流體與顆粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)曳力與曳力系數(shù)（Draganddragcoefficient）流體與固體顆粒之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，將發(fā)生動(dòng)量傳遞。顆粒表面對(duì)流體有阻力，流體則對(duì)顆粒表面有曳力。阻力與曳力是一對(duì)作用力與反作用力。由于顆粒表面幾何形狀和流體繞顆粒流動(dòng)的流場(chǎng)這兩個(gè)方面的復(fù)雜性，流體與顆粒表面之間的動(dòng)量傳遞規(guī)律遠(yuǎn)比在固體壁面上要復(fù)雜得多。爬流(Creepingflow)：來流速度很小，流動(dòng)很緩慢，顆粒迎流面與背流面的流線對(duì)稱。曳力與曳力系數(shù)（Draganddragcoefficient）在球坐標(biāo)系中

2、用連續(xù)性方程和N-S方程可得到顆粒周圍流體中剪應(yīng)力?r?和靜壓強(qiáng)p的分布為式中p0為來流壓力。流體對(duì)單位面積球體表面的曳力（表面摩擦應(yīng)力）為曳力與曳力系數(shù)（Draganddragcoefficient）?r?在z軸的分量為——表面曳力(Walldrag)所以整個(gè)球體表面摩擦曳力在流動(dòng)方向上的分量F?為z?d?d???0曳力與曳力系數(shù)（Draganddragcoefficient）流體靜壓強(qiáng)對(duì)整個(gè)球體表面的作用力在流動(dòng)方向上的分量為浮力Fb與流體運(yùn)動(dòng)無關(guān)流體對(duì)顆粒的形體曳力Fp正比于流速u——形體曳力(Formdrag

3、)曳力與曳力系數(shù)（Draganddragcoefficient）流體流動(dòng)對(duì)顆粒表面的總曳力為摩擦曳力與形體曳力之和——斯托克斯（Stockes）定律嚴(yán)格說只有在Rep<0.1的爬流條件下才符合上式的求解條件顆粒雷諾數(shù)曳力與曳力系數(shù)（Draganddragcoefficient）顆粒表面的總曳力Fd(1)Rep<2，層流區(qū)(斯托克斯定律區(qū))(2)22×105，湍流邊界層區(qū)邊界層內(nèi)的流動(dòng)也轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧?，流體動(dòng)能增大使邊

4、界層分離點(diǎn)向后移動(dòng)，尾流收縮、形體曳力驟然下降，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示此時(shí)曳力系數(shù)下降且呈現(xiàn)不規(guī)則的現(xiàn)象，CD?0.1。曳力與曳力系數(shù)（Draganddragcoefficient）曳力系數(shù)CD與顆粒雷諾數(shù)Rep的關(guān)系流體繞球形顆粒流動(dòng)時(shí)的邊界層分離自由沉降與沉降速度（Freesettlingandsettlingvelocity）單顆粒（或充分分散、互不干擾的顆粒群）在流體中自由沉降時(shí)在所受合力方向上產(chǎn)生加速度合力為零時(shí)，顆粒與流體之間將保持一個(gè)穩(wěn)定的相對(duì)速度。FdFgFbut由顆粒與流體綜合特性決定，包括待定的曳力系數(shù)CD

5、——重力場(chǎng)中的沉降速度自由沉降與沉降速度（Freesettlingandsettlingvelocity）顆粒-流體體系一定，ut一定，與之對(duì)應(yīng)的Rep也一定。根據(jù)對(duì)應(yīng)的Rep，可得到不同Rep范圍內(nèi)ut的計(jì)算式：(1)Rep<2，層流區(qū)(斯托克斯公式)(2)2

6、ingandsettlingvelocity）ut是顆粒在流體中受到的曳力、浮力與重力平衡時(shí)顆粒與流體間的相對(duì)速度，取決于流固二相的性質(zhì)，與流體的流動(dòng)與否無關(guān)。顆粒在流體中的絕對(duì)速度up則與流體流動(dòng)狀態(tài)直接相關(guān)。當(dāng)流體以流速u向上流動(dòng)時(shí)，三個(gè)速度的關(guān)系為：u=0，up=ut流體靜止，顆粒向下運(yùn)動(dòng)；up=0，u=ut，顆粒靜止地懸浮在流體中；u>ut，up>0，顆粒向上運(yùn)動(dòng)；u

7、eV等表面積當(dāng)量直徑deA等比表面積當(dāng)量直徑dea顆粒形狀系數(shù)非球形顆粒4個(gè)幾何參數(shù)之間的關(guān)系工程上多采用可以測(cè)量的等體積當(dāng)量直徑deV和具有直觀意義的形狀系數(shù)?A。流體通過固定床的流動(dòng)固定床（Fixedbed）：固定不動(dòng)的固體顆粒層例：固定床催化反應(yīng)器、吸附分離器、離子交換器等。流體在固定床中的流動(dòng)狀態(tài)直接影響到傳熱、傳質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)。顆粒床層的幾何特性粒度分布測(cè)量顆粒粒度有篩分法、光學(xué)法、電學(xué)法、流體力學(xué)法等。工業(yè)上常見固定床中的混合顆粒，粒度一般大于70mm，通常采用篩分的方法來分析顆粒群的粒度分布。標(biāo)準(zhǔn)篩：國際

8、標(biāo)準(zhǔn)組織ISO規(guī)定制式是由一系列篩孔孔徑遞增（0.045mm~4.0mm）的，篩孔為正方形的金屬絲網(wǎng)篩組成，相鄰兩篩號(hào)篩孔尺寸之比約為?2。由于歷史的原因，各國還保留一些不同的篩孔制，例如常見的泰勒制，即是以篩網(wǎng)上每英寸長度的篩孔數(shù)為篩號(hào)，國內(nèi)將其稱之為目數(shù)。密度函數(shù)（頻率函數(shù)）和分布函數(shù)若篩孔直徑為di-1和di相鄰兩篩的篩留質(zhì)量為mi，質(zhì)量