福州大学化工原理教案过滤

福州大学化工原理教案 流体通过颗粒层的流动 - 1 - 4 . 流体通过颗粒层的流动 4 .1 概述 由众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒床层称为固定床。许多化工操作都与流体通过固定床的流动有关，其中最常见的有： （1）固定床反应器（组成固定床的是粒状或片状催化剂） （2）悬浮液的过滤（组成固定床的是悬浮液中的固定颗粒堆积而成的滤饼看作是固定床） 4 .2 颗粒床层的特性 （1）床层空隙率ε 固定床层中颗粒堆积的疏密程度可用空隙率来表示，其定义如下： ε = 空隙体积床层体积 =Vv床层体积颗粒所占体积床层体积V=1- vV ε 的大小反映了床层颗粒的紧密程度，ε 对流体流动的阻力有极大的影响。ε  ，fh 。 <1 （2）床层自由截面积分率 A。 A0 = 流动截面积床层截面积 =PA床层截面积A-颗粒所占的平均截面积 A床层截面积=1-PAA 现在我们来分析一下空降率 与床层自由截面积分率0A 之间有何关系。假设床层颗粒是均匀堆积（即认为床层是各向同性的）。想象用力从床层四周往中间均匀压紧，把颗粒都压到中间直径为1D 长为 L 的圆柱中（圆柱内设有空隙）。  =1- vV 0A =1-PAA =1-21244D LD L =1-21244DD =1-21DD =1-21DD 所以对颗粒均匀堆积的床层（各向同性床层），在数值上 =A。 （3）床层比表面Ba Ba =V颗粒表面积S床层体积 ， 颗粒比表面a =SV颗粒表面积颗粒体积 取V=13m床层考虑，Ba = 1S，a = Sv =1S 所以 Ba =a (1- ) 此式是近似的，在忽略床层中固颗粒相互接触而彼此覆盖使裸露的颗粒表面积减少时成立。 4 .3 流体通过固定床的压降 固定床中颗粒间存在着网络状的空隙形成许多可供流体通过的细小通道。这些通道是曲折而且互相交联，其截面大小和形状又是很不规则的。流体通过如此复杂的通道时的阻力（压降）自然难以进行理论计算，必须依靠实验来解决问题。现在介绍一种实验规划方法——数学模型法。 福州大学化工原理教案 流体通过颗粒层的流动 - 2 - 4 .3 .1 颗粒床层的简化模型 （1）床层的简化物理模型 在固定床内大量细小而密集的固体颗粒对流体的运动形成了很大的阻力。此阻力一方面可使流体沿床截面的速度分布变的相当均匀，另一方面却在床层两端造成很大压降。工程上感兴趣的主要是床层的压降。为解决流体流过固定床层的压降计算问题，我们必须把图（a）所示的难以用数学方程描述的颗粒层...