,化 工 原 理,
（上）
主讲人：戴猷元
2003.3
目 录绪论第一章 流体流动第二章 流体输送机械第三章 流体流过颗粒和颗粒层的流动第四章 非均相物系的分离第五章 传热第六章 蒸发总结第三章 流体通过颗粒及颗粒 床 层的流动第一节 概述第二节 流体通过颗粒的流动第三节 颗粒在流体中的流动第四节 流体通过颗粒床层流动第五节 固体流态化第一节 概述化工单元中经常遇到 → 多相流固定床反应器流化床反应器过滤吸附－离子交换沉降
一,单颗粒的特性及表征：
大小颗粒的特性 表面积形状
1,对于球形颗粒,只用直径 dP可以表征
32 6
6
pp
p
S
V d S d a
Vd
2,对于非球形颗粒,当量直径球形度
3
2
6 / / 6 /
6 / 6 / ( / )
e v e s e a
e a e v e s e v
d V d S d a
d a V S d d d
，，
2
( ( )
1
ev
es
d
d
令 称作球形度)
与非球形颗粒体积相同球形颗粒表面积非球形颗粒表面积
3
2
/
( / 6)
/ 6 /
e a e v e s e v
e v e v
e v e v
d d d d
d V d
S d a d
，
两个参数：,,
，。
正方体 0,80 5,直径与高相等圆柱0.874，一般在0.6～0.7之间二,颗粒群的特性及表征
1,粒度分布
dp < dpi 的质量分率为 Fi，
dpmax处 F=1.0（ F：粒度分布函数 ）
00
( ) ( ) 1
(,)
pid
i p pF f d d f d d
f
粒度分布密度函数
2,平均直径：利用体积表面积直径
23
3
3
6
/
6
6 ( / 6 )
1 / ( / ) 1 / ( / )
i p i i p i
pm
i
i i p p i i
p p i
p m i p i p m i p i
p i e v
a n d n d
d
x
x n d n
d
d x d d x d
dd
球形：
代入：,
非球形：
3,分形维
(fractal)--fractional(分数的,碎的 )
海岸线,山脉,粗糙断面,极不规则二维平面
D维客体,N最小数,σ截面积
2
D
N?
第三章 流体通过颗粒及颗粒床层的流动第一节 概述第二节 流体通过颗粒的流动第三节 颗粒在流体中的流动第四节 流体通过颗粒床层流动第五节 固体流态化第二节 流体通过颗粒的流动曳力和曳力系数曳力：固体颗粒流动方向受到的力
FD = f (L,u,p,?),u相对速度
2
sin c o s
/ ( / 2 )
( Re ) Re Re /
DW
AA
D p D
p
D p p p
F d A p d A
F A C u
A
C f d u
光滑球体：
流动方向投影面积
,颗粒 数二,流体通过球形颗粒速度很小：爬流 FD=3dpu，
表面曳力占 2/3，
形体曳力占 1/3。
实验求得：
0,6 1,4 0,6
52
5
Re 2 24 / Re,
2 Re 10 00 15,8 / Re,
10 00 Re 2 10 0,44
Re 2 10 0,1
p D p D
p D p D
p D D
pD
C F u
C F u
C F u
C
1,层流区
，＝
2,过渡区
，＝
3,湍流区
,＝ 形体曳力
4,湍流边界层区
,＝ （边界层分离点后移）
三,流体通过不规则颗粒
R e,
Dp
D
C
C
以不同 值，
～ 关系
（上）
主讲人：戴猷元
2003.3
目 录绪论第一章 流体流动第二章 流体输送机械第三章 流体流过颗粒和颗粒层的流动第四章 非均相物系的分离第五章 传热第六章 蒸发总结第三章 流体通过颗粒及颗粒 床 层的流动第一节 概述第二节 流体通过颗粒的流动第三节 颗粒在流体中的流动第四节 流体通过颗粒床层流动第五节 固体流态化第一节 概述化工单元中经常遇到 → 多相流固定床反应器流化床反应器过滤吸附－离子交换沉降
一,单颗粒的特性及表征：
大小颗粒的特性 表面积形状
1,对于球形颗粒,只用直径 dP可以表征
32 6
6
pp
p
S
V d S d a
Vd
2,对于非球形颗粒,当量直径球形度
3
2
6 / / 6 /
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令 称作球形度)
与非球形颗粒体积相同球形颗粒表面积非球形颗粒表面积
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正方体 0,80 5,直径与高相等圆柱0.874，一般在0.6～0.7之间二,颗粒群的特性及表征
1,粒度分布
dp < dpi 的质量分率为 Fi，
dpmax处 F=1.0（ F：粒度分布函数 ）
00
( ) ( ) 1
(,)
pid
i p pF f d d f d d
f
粒度分布密度函数
2,平均直径：利用体积表面积直径
23
3
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6
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球形：
代入：,
非球形：
3,分形维
(fractal)--fractional(分数的,碎的 )
海岸线,山脉,粗糙断面,极不规则二维平面
D维客体,N最小数,σ截面积
2
D
N?
第三章 流体通过颗粒及颗粒床层的流动第一节 概述第二节 流体通过颗粒的流动第三节 颗粒在流体中的流动第四节 流体通过颗粒床层流动第五节 固体流态化第二节 流体通过颗粒的流动曳力和曳力系数曳力：固体颗粒流动方向受到的力
FD = f (L,u,p,?),u相对速度
2
sin c o s
/ ( / 2 )
( Re ) Re Re /
DW
AA
D p D
p
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F d A p d A
F A C u
A
C f d u
光滑球体：
流动方向投影面积
,颗粒 数二,流体通过球形颗粒速度很小：爬流 FD=3dpu，
表面曳力占 2/3，
形体曳力占 1/3。
实验求得：
0,6 1,4 0,6
52
5
Re 2 24 / Re,
2 Re 10 00 15,8 / Re,
10 00 Re 2 10 0,44
Re 2 10 0,1
p D p D
p D p D
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C F u
C F u
C F u
C
1,层流区
，＝
2,过渡区
，＝
3,湍流区
,＝ 形体曳力
4,湍流边界层区
,＝ （边界层分离点后移）
三,流体通过不规则颗粒
R e,
Dp
D
C
C
以不同 值，
～ 关系
