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圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 第5章 颗粒的沉降和流态化
5.1 复习笔记
【知识框架】
【概念汇总】
表5-1-1 本章重点概念
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【重点归纳】 一、概述
由固体颗粒和流体组成的两相流中，流体为连续相，固体为分散相。在两相流中固体颗粒与流体间的相对运动主要有两种：
①固体颗粒在重力场中沿重力方向与流体作相对运动； ②固体颗粒在离心力场中沿离心力方向与流体作相对运动。
二、颗粒的沉降运动 1．流体对固体颗粒的曳力
曳力是指流体与固体颗粒相对运动时流体对颗粒的作用力。 （1）流体与固体颗粒之间的相对运动
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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 ①固体颗粒静止，流体对其绕流； ②流体静止，颗粒作沉降运动； ③两者都运动但保持一定的相对速度。 （2）两种曳力——表面曳力和形体曳力
①表面曳力是指剪力在流动方向上的分力沿整个颗粒表面积分而得的该颗粒所受剪力在流动方向上的合力。
②形体曳力是指压力在流动方向上的分力沿整个颗粒表面的积分中，因流动而引起的压差力。
（3）曳力系数ζ与颗粒雷诺数Rep的关系 对于光滑圆球做沉降运动，其曳力公式为
12FD??Ap?u
2式中，Ap为颗粒在运动方向上投影面积；ζ为曳力系数；u为颗粒相对于流体运动速度；ρ为流体密度。
表5-1-2 不同雷诺数下ξ和Rep的关系
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www.100xuexi.com 圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 2．静止流体中颗粒的自由沉降
颗粒受到重力（或离心力）在静止流体中开始沉降，设颗粒密度为ρp。受力分析见表5-1-3：
表5-1-3 颗粒在场力运动下受力分析
3．颗粒的沉降速度
当颗粒直径较小，处于斯托克斯定律区时
2gdp??p???ut?18?
当颗粒直径较大，处于牛顿定律区时
ut?1.74dp??p???g?
【注意】①当流体速度u大于颗粒速度ut，颗粒向上运动；②当u小于ut，颗粒向下运动；③当两者相等时，颗粒与流体没有相对运动。
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圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库视频学习平台 4．其他因素对沉降速度的影响
实际颗粒需考虑其他因素影响，包括：①干扰沉降；②端效应；③分子运动；④非球形；⑤液滴或气泡的运动。
三、沉降分离设备 1．重力沉降设备 （1）降尘室
降尘室指借重力沉降以除去气流中的尘粒的设备。
流体质点从进入至离开降尘室的停留时间τr为
?r?设备内的流动容积AH?
流体通过设备的流量qV式中，A为降尘室底面积；H为降尘室高度。
颗粒能够沉降的要求是气流的停留时间至少与颗粒的沉降时间相等，即τr＝τt，则有 AH/qV＝H/ut
由上式，可得降尘室生产能力qV＝Aut，即降尘室的处理能力只与降尘室的底面积有关，而与高度无关。基于此，降尘室应设计成扁平形状，或在室内设置多层水平隔板。当添加n个隔板，生产能力可提高至原来的（n＋1）倍。
当降尘室中细小颗粒的处于斯托克斯定律区，其沉降速度为
ut?2dmin??p???g18?
式中的dmin为降尘室能100%除下的最小颗粒直径。
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陈敏恒《化工原理》(第4版)复习笔记及课后习题详解(含考研真题)-第5~6章【圣才出品】
