第二章 气固两相流基础理论
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1 流态化理论1.1流态化现象流化床燃烧方式的气体动力学基础是固体燃料的流态化。
所谓固体燃料的流态化,是指固体颗粒在与流动着的流体混合后,能像流体那样自由流动的现象。
除重力作用外,一般是依靠气体或液体的流动来带动固体粒子运动的。
ParticlesflowGas flow1 流态化理论1.1 流态化现象•流态化用来描述固体颗粒与流体接触的某种运动形态。
•气体达到能将颗粒悬浮的速度,颗粒彼此之间分离,颗粒在任何方向上运动和转动。
•与高粘度液体性质相似。
1.1 流态化现象Particlesflow Gas flow1 流态化理论1.2流态化的描述及其性质⏹散式流化和聚式流化 散式流化db /dp<1db ——气泡直径 dp——颗粒直径对于L-S系统,流体与粒子的密度相差不大,故umf 一般很小,流速进一步提高时,床层膨胀均匀且波动很小,粒子在床内的分布也比较均匀,故称作散式流化态。
颗粒越细,流体与固体的△ρ值越小,则越接近理想流化,流化质量也就越好。
1.2流态化的描述及其性质 聚式流化d b /dp>10对于G-S系统,一般在气速超过Umf后,将会出现气泡,气速越高,气泡造成的扰动也越剧烈,使床层波动频繁,这种形态的流化床称聚式流化床。
处于流化状态的颗粒系统称为流化床当气体通过布风板自下而上地穿过固体颗粒随意填充状态的床层时,整体床层将依气体流速的不断增大而呈现完全不同的状态。
1.2流态化的描述及其性质1.2流态化的描述及其性质总结:固定床:固体粒子处于堆紧状态,颗粒静止不动的床层,叫做固定床。
床层的压降随流体流速的增加而增加。
移动床:流体和固体颗粒同时进入反应器,他们互相接触,一面进行反应,一面颗粒移动。
流化床:床层颗粒之间脱离接触,颗粒悬浮在流体中,往各个方向运动的床层叫做流化床。
床层高度和空隙率随流速增大而增大,但床层压降基本不随流速而变。
散式流化床:固体颗粒脱离接触,但颗粒分布均匀,颗粒间充满流体,无颗粒与流体的聚集状态,此时已具有一些流体性能。
1 流态化理论1.1流态化现象流化床燃烧方式的气体动力学基础是固体燃料的流态化。
所谓固体燃料的流态化,是指固体颗粒在与流动着的流体混合后,能像流体那样自由流动的现象。
除重力作用外,一般是依靠气体或液体的流动来带动固体粒子运动的。
ParticlesflowGas flow1 流态化理论1.1 流态化现象•流态化用来描述固体颗粒与流体接触的某种运动形态。
•气体达到能将颗粒悬浮的速度,颗粒彼此之间分离,颗粒在任何方向上运动和转动。
•与高粘度液体性质相似。
1.1流态化现象ParticlesflowGas flow1 流态化理论1.2流态化的描述及其性质⏹散式流化和聚式流化 散式流化d b /dp<1d b ——气泡直径dp——颗粒直径对于L-S系统,流体与粒子的密度相差不大,故umf 一般很小,流速进一步提高时,床层膨胀均匀且波动很小,粒子在床内的分布也比较均匀,故称作散式流化态。
颗粒越细,流体与固体的△ρ值越小,则越接近理想流化,流化质量也就越好。
1.2流态化的描述及其性质 聚式流化d b /dp>10对于G-S系统,一般在气速超过Umf后,将会出现气泡,气速越高,气泡造成的扰动也越剧烈,使床层波动频繁,这种形态的流化床称聚式流化床。
处于流化状态的颗粒系统称为流化床当气体通过布风板自下而上地穿过固体颗粒随意填充状态的床层时,整体床层将依气体流速的不断增大而呈现完全不同的状态。
1.2流态化的描述及其性质1.2流态化的描述及其性质总结:固定床:固体粒子处于堆紧状态,颗粒静止不动的床层,叫做固定床。
床层的压降随流体流速的增加而增加。
移动床:流体和固体颗粒同时进入反应器,他们互相接触,一面进行反应,一面颗粒移动。
流化床:床层颗粒之间脱离接触,颗粒悬浮在流体中,往各个方向运动的床层叫做流化床。
床层高度和空隙率随流速增大而增大,但床层压降基本不随流速而变。
散式流化床:固体颗粒脱离接触,但颗粒分布均匀,颗粒间充满流体,无颗粒与流体的聚集状态,此时已具有一些流体性能。
叶轮机械的气固两相流基础叶轮机械是一种广泛应用于工业和民用领域的机械设备,它的工作过程中常常涉及到气固两相流的问题。
气固两相流指的是气体和固体颗粒同时存在于同一空间中运动的流动状态。
叶轮机械的气固两相流基础研究是指对其工作过程中气固两相流现象的物理特性、数学模型、实验方法等方面进行的系统研究。
在叶轮机械中,气固两相流的存在会引起多种不利影响,如:颗粒碰撞对叶轮和其它部件的磨损和损伤,颗粒的沉积和堵塞导致流量减小和系统失效等。
因此,对于叶轮机械中的气固两相流现象进行深入研究,有助于改进叶轮机械的设计和运行,提高其效率和可靠性。
在气固两相流的研究中,常用的数学模型包括欧拉模型、拉格朗日模型和欧拉-拉格朗日混合模型等。
其中,欧拉模型将气固两相流看做一个连续介质,通过守恒方程和状态方程来描述其运动规律;拉格朗日模型则将每个颗粒看做一个独立的粒子,通过牛顿力学等经典物理方程来描述其运动;欧拉-拉格朗日混合模型则综合了欧拉模型和拉格朗日模型的优点,能够更好地描述气固两相流的运动和相互作用。
除了数学模型,实验方法在叶轮机械气固两相流研究中也起着重要作用。
常见的实验方法包括粒子成像测量、压力传感器测量、热丝测量等。
这些方法可以直观地观测和记录气固两相流的物理现象,为数学模型的验证和修正提供了实验数据。
综上所述,叶轮机械的气固两相流基础研究是一个复杂而且具有
挑战性的领域,它对叶轮机械相关产业的发展和应用具有重要的意义。