第四章颗粒流体力学.ppt

、颗粒在重力作用下的沉降1、自由沉降(freesettling)2、干扰沉降(hinderedsettling)自由沉降颗粒在重力沉降过程中不受周围颗粒和器壁的影响(固体浓度很低),称为自由沉降。固体颗粒在重力沉降过程中,因颗粒之间的相互影响而使颗粒不能正常沉降的过程称为干扰沉降(固体浓度高):牛顿阻力定律颗粒雷诺数Rep在雷诺数较小(层流)下,作用于球形颗粒的粘性阻力R斯托克斯阻力定律阻力系数颗粒在静止流体中沉降时,颗粒受到的作用力有重力、浮力和阻力。,颗粒相对于流体的运动速度u=ut,ut称为沉降速度,又称为“终端速度”。(式4-1)当颗粒达到等速沉降时,du/dt=0当颗粒为光滑球形时,上式可写为此式说明了当阻力系数为定值时,沉降速度仅取决于颗粒的直径dp、颗粒与流体的密度、。在一定的颗粒流体系统中,、及C为定值,则不同大小颗粒具有不同的沉降速度。上式的意义:在工业中的应用:1、同一种物料的不同大小颗粒进行分级,如生产中的沉降室、沉降池,水力分级机等。2、基本具有同一粒径的不同物料颗粒,在同一流体中因颗粒密度不同,则不同的物料具有不同的沉降速度。=f(Ret)=f()。并且C是颗粒对流体作相对运动的雷诺数Ret的函数(利用因次分析方法)C(1)Rep﹤1时,,在后面合拢,流线不致受到破坏,层次分明,,(Stokes)公式大致上1μm<dp<100μm(2)1﹤Rep﹤,由于惯性关系,紧靠颗粒尾部边界发生分离,流体脱离了颗粒的尾部,在后面造成负压区,吸入流体而产生旋涡,引起了动能损失,,它们的大小按不同的规律变化着。大致上100μm<dp<1000μm(3)Rep﹥1000时,属湍流区。此时颗粒尾部产生的旋涡迅速破裂,并形成新的涡流,以致达到完全湍动,处于湍流状态。此时黏性阻力已变得不太重要,阻力的大小主要决定于惯性阻力,因而阻力系数与Rep的变化无关,而趋于一定值。这时边界层本身也变为湍流。C=(4)Rep﹥2×105时,属高度湍流区。流速很大,颗粒尾部产生的旋涡被卷走,在紧靠颗粒尾部表面残留有一层微小的小湍流,总阻力随之减小,C=,这一状态在工业中一般很少遇到。大致上dp>1000μm