颗粒与流体之间的相对流动10

1 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63dV；表面积2dS；比表面积dVSa6（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。2 (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。63evPdV或3 6PevVd(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。2esPdS或PesSd(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。eaPPdVSa63 或PPeaSVd6球形度φ S：体积相同时球形颗粒的表面积与实际颗粒的表面积之比。相同VPSSS )(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。4 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pmd：以比表面积相等为原则的球形颗粒群的平均直径pmd：PiiPmdxd1式中： xi—第 i 筛号上的筛余量质量分数；21PipiPiddd。1.1.3 床层特性(1) 床层的空隙率ε : 5 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：22uAFPD式中： AP-颗粒在流体流动方向上的投影面积， m 2 ；ρ 为流体密度， kg/m 3；6 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(Re P) ud PPRe式中 d P 为颗粒直径（对非球形颗粒而言，则取等体积球形颗粒的当量直径），μ 、ρ 为流体的物性。ξ －Re P 间的关系，经实验测定如图4-6 所示，图中φ s≠1 的曲线为非球形颗粒的情况。在不同雷诺数范围内可用公式表示如下：（1）滞流区（ Re P≤1）ξ=24/Re P（2）过渡区（ 1