福州大学：《化工原理》课程教学资源（PPT课件）第四章 流体通过颗粒层的流动

4.3流体通过固定床的压降 流体通过复杂的通道时的阻力(压降)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。 4.3.1颗粒床层的简化模型 (1)床层的简化物理模型 单位体积床层所具有的颗粒表面积a3和床层空隙率E对流动阻力有决定 性的作用。 规定: ①细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面 ②细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙体积

4.3流体通过固定床的压降 流体通过复杂的通道时的阻力（压降）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。 4.3.1颗粒床层的简化模型 （1）床层的简化物理模型 单位体积床层所具有的颗粒表面积 和床层空隙率 对流动阻力有决定 性的作用。 规定： ①细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面； ②细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙体积。 B a 

4.3.1颗粒床层的简化模型 (2)流体压降的数学模型 流体流过圆管的阻力损失数学描述:h1=2=2互 体积流量=44动=41414=414=An L 所以1 8) (2 -=(2a) ou LL 48 2 8L′g △p a(1-E) ou L

4.3.1颗粒床层的简化模型 （2）流体压降的数学模型 流体流过圆管的阻力损失数学描述： 体积流量 所以 e 1 f e 2 L u h d   = = p 1 1 0 1 = = = = u A u AA u A Au 流动  1 u u  = 2 e e 2 3 ( ) (1 ) (1 ) ( ) ( ) 4 2 8 u L L a a u L L L           − − = = p 2 3 a(1 ) u L      − =  p

4.3.1颗粒床层的简化模型 表观速度 实际床层(a)与简化的假设模型(b)的对比

4.3.1颗粒床层的简化模型

4.3.1颗粒床层的简化模型 (2)流体压降的数学模型 式中,为单位床层高度的虚拟压强差 当床层不高,重力的影响可以忽略时AP L :2 (1-E) L 上式为流体通过固定床压降的数学模型,未知的待定系数称为模型参 数,就其物理意乂而言称为固定床的流动摩擦系数

4.3.1颗粒床层的简化模型 （ 2）流体压降的数学模型 式中 为单位床层高度的虚拟压强差 当床层不高，重力的影响可以忽略时 上式为流体通过固定床压降的数学模型 ，未知的待定系数 称为模型参 数 ，就其物理意义而言称为固定床的流动摩擦系数。 L p p L L    p 2 3 a(1 ) u L      − =  p 

4.3.1颗粒床层的简化模型 (3)模型的检验和模型参数的估值 当床层雷诺数Re=2=m<2时实验数据符合下式 "= k Ka(1-8u R pp 式中K′称为康采尼常数,其值为5.0。K的可能误差不超过10%。 合理简化得到康采尼方程2k(6)

4.3.1颗粒床层的简化模型 （3）模型的检验和模型参数的估值 当床层雷诺数 时 实验数据符合下式 式中 称为康采尼常数 ，其值为5.0 。 的可能误差不超过10%。 合理简化得到康采尼方程 e 1 Re 2 4 (1 ) d u u a       = =  − (1 ) Re K K a       −  = =  K K 2 2 3 a (1 ) K u L     − =  p