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流体的颗粒运动和颗粒流动流体的颗粒运动和颗粒流动是流体力学中的重要概念。
它们描述了在流体中颗粒的移动方式和流动行为。
加深对流体的颗粒运动和颗粒流动的理解，对于各个领域的工程和科学研究都具有重要意义。
一、颗粒运动流体的颗粒运动是指在流体中个体颗粒沿着预定轨迹运动的过程。
颗粒运动的特征对于研究流体的性质和行为具有重要影响。
在实际运动过程中，颗粒主要受到流场中的力的作用，如浮力、重力、摩擦力等。
根据颗粒大小和浓度的不同，流体的颗粒运动分为单颗粒运动和多颗粒运动。
单颗粒运动是指一个颗粒在流体中的运动情况。
在单颗粒运动中，颗粒受到流场的作用力，其移动过程可以用牛顿第二定律描述。
此外，流体的物理性质如粘度、密度等也会对颗粒的运动产生影响。
多颗粒运动是指多个颗粒在流体中的相互作用和运动。
在多颗粒运动中，颗粒之间存在相互干扰和相互作用，这些因素会使颗粒的运动变得更加复杂。
二、颗粒流动颗粒流动是指颗粒在流体中按照一定规律的方式流动的现象。
颗粒流动通常在一定空间范围内进行，其速度和方向可能会随时间和空间的变化而变化。
在颗粒流动中，颗粒之间的相互作用和碰撞等因素起着至关重要的作用。
颗粒流动可以分为两种类型：层流和湍流。
层流是指颗粒按照有序且平行的方式流动，颗粒之间的相互作用影响较小。
湍流是指颗粒间流动速度剧烈变化的一种现象，颗粒之间的相互作用十分复杂。
在实际的流体系统中，层流和湍流常常同时存在，并且相互转变。
颗粒流动的性质和行为会受到多种因素的影响，如流体的粘度、流速、颗粒的浓度和大小等。
为了更好地描述和研究颗粒流动，科学家们提出了不同的模型和理论。
其中最著名的是斯托克斯流和牛顿流体模型，它们对于描述颗粒流动的行为具有重要意义。
在工程和科学的研究中，颗粒运动和颗粒流动的研究可以应用于各种领域，如颗粒分离、颗粒传输、颗粒混合等。
例如，在化工领域中，颗粒流动的研究可以帮助优化粉状物料的输送和搅拌过程，提高生产效率。
在生物医学领域中，对血液中红细胞的颗粒运动和流动的研究，有助于理解血液的循环和输送机制。
第三章流体通过颗粒层的流动一、基本知识1.下列关于非均相物系的举例及说明中错误的是。
甲：泡沫液，是液气组成的非均相物质，其中分散相是液体，分散介质是气体。
乙：乳浊液，是液固组成的非均相物质，其中连续相是液体，分散介质是固体。
丙：烟尘气，是气固组成的非均相物质，其中连续相是气体，分散介质是固体。
丁：雾沫气，是气液组成的非均相物质，其中分散相是液体，分散介质是气体。
①甲、乙②乙、丙③丙、丁④丁、甲2.下面论断中正确的有。
①单位体积固体颗粒所具有的表面积称为该固体颗粒的比表面积②根据不同方面的等效性(质量等效、体积等效、比表面积等效等)，可以定义不同的当量直径③形状系数是与非球形颗粒体积相等的球的表面积除以非球形颗粒的表面积的商④对于球形颗粒，只要一个参数，即颗粒直径便可惟一地确定其体积、表面积和比表面积⑤对于非球形颗粒，必须定义两个参数(通常定义体积当量直径和形状系数)才能确定其体积、表面积和比表面积3.下面有关颗粒群论断中正确的是。
①在任何颗粒群中，都存在一定的尺寸(粒度)分布②颗粒粒度的测量方法有筛分法、显微镜法、沉降法、电阻变化法、光散射与衍射法、表面积法等③对于大于70μm的颗粒，也就是工业固定床经常遇到的情况，常采用一套标准筛进行测量(筛分分析)④筛分使用的标准筛系金属丝网编织而成，各国习用筛的开孔规格各异，常用的泰勒制是以每英寸边长上的孔数为筛号或称目数4.下面有关颗粒群筛分结果论断中正确的有。
①筛分结果可用分布函数和频率函数图示②分布函数曲线上对应于某一尺寸dpi的分布函数Fi值表示直径小于dpi的颗粒占全部试样的质量分率，而该批颗粒的最大直径dp,max。
处，其分布函数Fi的值为1③频率分布曲线上在一定粒度范围内的颗粒占全部颗粒的质量分率等于该粒度范围内频率函数曲线下的面积，而频率分布函数曲线下的全部面积等于l④颗粒群的任何一个平均直径都不能全面代替一个分布函数5.颗粒的比表面积α和床层的比表面αB及床层的空隙率ε之间的关系式为。
食品技术原理第三章 食品的干燥技术模拟试题一. 填空题1．食品中水分存在的形式包括： 、 和 。
2．食品中的物理结合水包括： 、 和 。
3．食品的隧道式干燥包括三种形式，分别是： 、 和 。
4．微波干燥的优点包括： ； 和 。
二、多选题1．食品干燥过程中发生的物理变化包括（ ）A：干缩 B：表面硬化 C：物料内部多孔性的形成 D：风味改善 E：贮藏期延长2．食品干燥过程中发生的物理变化包括（ ）A：蛋白质变性 B：脂肪氧化 C：维生素损失 D：色泽加深 E：营养改善3．食品干燥过程中引起色泽变化的原因包括（ ）A：酶促褐变 B：美拉德反应 C：焦糖化反应 D：色素变化 E：营养改善4．下列属于对流干燥的包括（ ）A：厢式干燥 B：传送带式干燥 C：滚筒干燥 D：喷雾干燥 E：沸腾床干燥三. 判断题1. 食品的干燥处理不能代替专门的酶的钝化或失活处理。
……………………………………………………（ ）2．对于厢式干燥，采用废气循环利用可以灵活的控制干燥介质的湿度。
……………………………………（ ）3．对于厢式干燥，采用多次空气加热的方式会增加热能损耗。
………………………………………………（ ）4．接触干燥：是被干燥物料与加热面处于密切接触状态，蒸发水分的能量来自传导方式进行的干燥。
……（ ）5．冷冻干燥的产品品质好，但产品的成本较高。
……………………………………………………………………（ ）四. 名词解释1. 平衡相对湿度：2．吸湿现象：3．平衡水分：4．流化床：5．喷雾干燥：五. 简答题1. 对流干燥过程中降低界面层的方法有哪些？2．说明穿流厢式干燥的优、缺点。
3．说明双带式输送带干燥的优点。
六. 论述题1. 在食品的干燥过程中，造成食品干燥速率下降的原因是什么？2．说明提高食品干燥速率的方法。
3．说明冷冻干燥的优点。
食品技术原理第三章 食品的干燥技术模拟试题答案一. 填空题1．食品中水分存在的形式包括： 化学结合水 、 物理结合水 和 机械结合水 。
第三章流体通过颗粒及颗粒层的流动Key words：Equivalent diameter, Specific surface, Drag coefficient第一节概述固定床反应器流化床反应器化工单元中经常遇到→多相流过滤吸附－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d P可以表征V＝36pdπS=2pdπa=6pSV d=2、对于非球形颗粒：当量直径球形度d ev=d es，d ea= 6/a，d ea=6/a=26/(/)ev es evV S d d d=令=2）＝（esevddφ非球形颗粒表面积球形颗粒表面积与非球形颗粒体积相同<1 ，称作球形度；ea evd dφ=es evd d=两个参数：d ev、φ⇒V=(π/6)d ev3，S＝φπ/2evd，a=6/ev dφ正方体φ＝0.805，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：d p < d pi的质量分率为F i，d pmax处F=1.0（F：粒度分布函数）1/()/i i p p pi if X d d F d+=-=∆∆()pidi pF f d d=⎰⋅()1pf 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： 球形：236/6i p i p i i pm a n d n d d ππ==∑∑ 336(/6)ii i p p i ip p iX x n d n d πρπρ==代入：1/(/)pm ip id x d=∑ 1/(/)pm i p i d x d =∑非球形： pi ev d d φ=3、分形维：fractional fractal ⇐)((分数的，碎的) 海岸线、山脉、粗糙断面，→极不规则二维平面 N 2D -∝σ D 维客体，N 最小数，σ截面积第二节 流体通过颗粒的流动一、曳力和曳力系数 sin cos D WAAF dA p dA ταα=+⎰⎰曳力：固体颗粒流动方向受到的力 F D = f (L,u,p,μ)，u 相对速度光滑球体：2/(/2)D P D F A C u ρ= A p 流动方向投影面积 (Re )p p C f = Re p 颗粒Re 数＝/p d u ρμ 二、流体通过球形颗粒：速度很小：爬流 3D p F d u πμ= 表面曳力占2/3，形体曳力占1/3 实验求得：① 层流区 Re 2p < 24/Re ,D pD C F u μ=⇒∝⑵ 过渡区 2<Re p <1000 0.61.40.618.5/Re D p D C F u μ=⇒∝③ 湍流区 1000<5Re 210p <⨯20.44D D C F u =⇒∝↑形体曳力④ 湍流边界层区 5Re 210p >⨯ 1.0=D C (边界层分离点后移)三、流体通过不规则颗粒以不同φ值，D C ~Re ev 关系，↑↓D C φ第三节 颗粒在流体中流动Key words ：Terminal velocity, Gravity settling process, Centrifugal settling process, Porosity, Pressure drop in bed一、重力沉降：存在Δρ，在力场作用下存在相对运动，加速 → 等速→ 终端速度u t对于球形颗粒：232()642t p p Dpu d g C d ρππρρ-=(Re )t D p u C f ==⑴ 层流区：D C ＝24/Re ，2()/18.t p p u d g Stokes eq ρρμ=-⑵ 过渡区 2Re 1000<<， 0.618.5/Re D p C =.t u Allen eq =⑶ 湍流区 51000Re 210<<⨯ ，0.44D C =.t u Newton eq =二、颗粒沉降的计算方法⑴ 试差法 u t → 区域，C D → u t ⑵ 通过不含u t (d)的数群：313222Re /Re 4()/3Re4()/3t p p t D p p D p tu d u C d g C g u ρμρρρμμρρρ-==⇒=-=-，21Re Re Re Re p D t t D p d C u u C d -→−−−→→→−−−→→查图查图； ⑶ 无因次判据K层流区上限 Re 2p = 32Re /()/18p p t p p d u d g ρμρρρμ==-令32()/p p d g K ρρρμ-= 36≤K 层流区 同样，湍流区下限Re 1000p =，Re 1000p p d ρμ=⨯=≥5103.3⨯≥K 湍流区三、影响颗粒沉降的其它因素原讨论范围 ① 球形颗粒② 颗粒沉降互不干扰 ③ 忽略器壁阻滞作用④ ｄ不可过小 ｄ不小于2～3ｍμ１、非球形颗粒 Δ形体影响 d e v ，Φ → C DΔ沉降方位，以投影圆直径为d e ， ２、干扰沉降：Δ密度和粘度大于清液的悬浮体系中（浮力↑，阻力↑） Δ颗粒向下，流体向上补充，影响其它颗粒↓ hold up>10% ３、器壁影响 碰撞 D<100d 显著 四、离心沉降321()6p p d r πρρω-，2r ω取代ｇt u =ｃ离心分离因数 2/C K r g ω=沉降速度：层流 K C 倍； 湍流 C K 倍第四节 流体通过颗粒床层流动一、颗粒床层特性：1、空隙率：ε床层总体积－颗粒总体积＝床层总体积ε的影响因素： 大小分布、不均匀ε↓ d P /D ↓ ε↓ 形状，（表面粗糙度）Ф↓ε↑ 充填方式 乱堆，振动ε↓ 湿堆ε↑ 2、床层各向同性： 各颗粒的定向性是随机的横截面上 自由截面/床截面＝ε (壁效应ε↑，u ↑，适当↓d P /D) 3、床层比表面)1(ε-=⨯≤a aa B 床层体积颗粒体积二、流体通过固体床层的流动：< 流道弯曲，截面变化，流动方向不同 >模型法：长度为L e 一组平行管 细管表面积＝全部表面积细管全部流动空间＝ε· 总体积 1、床层当量直径： 4444()(1)6(1)ea eB B d d a a εεεεε⨯⋅==⋅--流道截面积体积＝＝润湿周边体积 主要与ea d 有关2、流体通过床层的压降：2114)2(1)e f e eB eB L u u p u L kL d d a ρελεε∆====-（，，23(1)ff p a u p p L ελρε∆-'=∆=∆，(，忽略位头)三、模型参数估值：(Re )B f λ'＝， 1Re Re 4(1)(1)6(1)eB PB d u u u a a ρερρμεεμεμε==⋅⋅==--- ① Kozeny 公式：Re B <2, 滞流， 5.0Re b λ'＝，223(1)5.0f p a u L εμε∆-= ② Ergun 公式： 4.17Re b λ'＝+0.29， 6ev d aφ=22323(1)1150 1.75()f ev evp u u Ld d εμερεφεφ∆--=+ Re 6(1)Re ea p B d u ρεμ==-(Re 10()Re 1000()p p p p d d <>小第二项略；大第一项略)四、因次分析法与数学模型法：列出主要影响因素 真实过程→ 物理模型 通过无因次化减少变量数 物理模型的数学描述 实验求取变量关系 实验检验、参数估值 模型：简单、不失真→某方面等效 目的：压降特性：爬流，阻力与表面关系第五节 固体流态化大量固体颗粒，由于流体流动悬浮于流体之中。
Chapter 3 流体运动的基本方程组本章任务：建立控制流动的基本方程组，确定边界条件。
§3.1系统和控制体系统（sys ）指给定流体质点组成的流体团，相当于质点或刚体力学中的研究对象——物体；系统在流动过程中可以不断改变自己的位置和形状，但维持其连续性，始终由固定的那些流体质点组成。
系统与外界可以有力的相互作用，可以有动量和能量交换，但是没有物质交换。
控制体（CV ）指流动空间内的一个给定空间区域（子空间），其边界面称为控制面（CS ）。
控制体一旦选定，其大小、形状和位置都是确定的，有流体不断出入。
物质体元即流体微团。
物质面元可以看成由连续分布的流体质点（看成是没有体积的几何点）构成的面元，物质面元在流动过程中可以变形，但始终由这些流体质点组成。
物质线元可以看成连续分布的流体质点（看成是没有体积的几何点）构成的线元，或者说是连续分布的流体质点的连线线元，物质线元在流动过程中可以变形，但始终由这些流体质点组成。
时间线就是物质线。
（三者如同面团、薄饼和面条） §3.2雷诺输运定理设(),f r t 代表流动的某物理量场（可以是密度场、温度场、动量密度分量场、能量密度场等），t 时刻某流体团（即系统）占据空间τ，取该空间为控制体。
t 时刻该流体团的总f 为()(),I t f r t d ττ=⎰。
（3-1）此I 也是t 时刻控制体内的总f 。
设t t δ+时刻（0t δ→）该系统运动到如图所示位置，占据空间τ'，此时系统的总f 为()(),I t t f r t t d τδδτ'+=+⎰。
（3-2）该系统总f 的随体导数()()()0lim t I t t I t DI t Dt tδδδ→+-=。
（3-3）将空间II τ分为与空间I τ重合的部分2τ和其余部分1τ，空间I τ去除2τ后剩余部分记为3τ，于是13ττττ'=+-，（3-4）进而()()()()13I t t I t t I t t I t t τττδδδδ+=+++-+，（3-5）可得()()()()()130lim t I t t I t t I t t I t DI t Dt tττττδδδδδ→+++-+-=()()()()31000lim lim lim t t t I t t I t t I t t I t t t tττττδδδδδδδδδ→→→+++-=+-， （3-6）其中第一项()()()0limt I t t I t I t t t ττδδδ→+-∂=∂。
流体动力学中的颗粒-流体相互作用引言流体动力学是研究流体运动和力学性质的科学领域。
它在许多工程和科学领域中都有广泛的应用，涉及的问题包括飞机在空气中的飞行、船只在水中的航行、气候变化中的大气运动等等。
在流体动力学中，颗粒-流体相互作用是一个重要的研究方向。
本文将对流体动力学中的颗粒-流体相互作用进行详细介绍。
流体动力学概述流体动力学研究的是流体的运动和力学性质。
流体可以分为液体和气体两大类，它们在外力作用下可以流动，并且没有固定的形状。
流体动力学主要涉及流体的流动性质、动量传递、能量传递等方面的问题。
在流体动力学中，颗粒-流体相互作用是指在流体中存在的微小颗粒与流体之间的相互作用。
这些颗粒可以是悬浮在流体中的固体颗粒，也可以是液滴或气泡等。
颗粒-流体相互作用对流体的流动行为和力学特性有着重要的影响。
颗粒-流体相互作用的力学性质颗粒-流体相互作用的力学性质主要包括颗粒在流体中的运动行为、力学受力和力学响应等方面。
颗粒的运动行为颗粒在流体中的运动行为主要包括颗粒的输运、沉积和聚集等。
颗粒的输运是指颗粒在流体中由于流速和流场的影响而发生的迁移和分散。
颗粒的沉积是指颗粒在流体中因重力作用而沉积到底部或液面上的现象。
颗粒的聚集是指颗粒在流体中因静电作用、分子吸附等因素而发生的聚集和聚集。
颗粒的力学受力颗粒在流体中的力学受力主要包括颗粒的浮力、阻力和静电力等。
颗粒在流体中受到的浮力是由于颗粒在流体中的体积受到流体的排斥而产生的向上的力。
颗粒在流体中受到的阻力是由于颗粒与流体之间的相互作用而产生的阻碍颗粒运动的力。
颗粒在流体中受到的静电力是由于颗粒和流体之间的电荷分布不均匀而产生的相互作用力。
颗粒的力学响应颗粒在流体中的力学响应主要包括颗粒的位移、速度和加速度等。
颗粒的位移是指颗粒在流体中位置的变化。
颗粒的速度是指颗粒在流体中的运动速度。
颗粒的加速度是指颗粒在流体中的运动加速度。
颗粒-流体相互作用的数学模型颗粒-流体相互作用的数学描述颗粒-流体相互作用可以通过数学模型进行描述。
