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动量传输 第七章-第八章

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传输原理

传输原理

绪论一：传输过程是动量传输、热量传输、质量传输过程的总称，简称“三传” 或者“传递现象”。

动量传输：垂直于流体流动的方向上，动量由高速度区向低速度区的转移。

热量传输：热量由高温度区向低温度区的转移。

质量传输：物系中一个或几个组分由高浓度区向低浓度区的转移。

传输过程的本质：传输过程是物质或能量从非平衡态到平衡态转移的物理过程。

是某物质体系内描述体系的物理量（如温度、速度、组分浓度等）从不平衡状态向平衡状态转移的过程。

平衡态概念——是指体系内物理量不存在梯度。

例如热平衡是体系内的温度各处均匀一致。

不平衡态概念——是体系内物理量存在梯度，这时物系内的物理量不均匀，就会发生物理量的传输传输原理主要研究传输过程的传递速率大小与传递推动力及阻力之间的关系。

二：金属加工成形的分类：热态成形——金属的成形过程，是在较高温度状态下，通过高温手段，使金属成形。

冷态成形——金属在常温下，使金属成形。

如：切削、冲压、拔丝。

三：金属热态成形的四种工艺（“三传” 现象广泛存在）1. 铸造：液态(或固液态)金属——注入模具中——降温、凝固。

2. 锻压：金属加热至塑性变形抗力小、但是仍然为固体的状态，采用锻打、加压手段，而获得一定的形状的工艺方法。

3. 焊接：焊接是通过加热、加压，或两者并用，用或者不用填充材料，使两工件产生原子间结合的加工工艺和连接方式。

4. 热处理：热处理就是将工件通过热处理（高温加热，冷却速度不同）达到调整材质（如基体组织发生变化，硬度发生变化），以及削除应力。

⏹流体力学（Hydrodynamics）研究动量传输主要研究在各种力的作用下，流体本身的静止状态和运动状态；以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动规律。

⏹传热学（Heat Transfer ）：研究热量传输主要研究不同温度的物体，或同一物体的不同部分之间热量传递的规律。

⏹传质学（Mass Transfer ）：研究质量传输主要研究质量传递的有关理论。

1x 动量的传输

1x 动量的传输
注意：稀薄气体的分子间距大，连续介质模型的概12 念不适用。
从流体的宏观特性 出发，流体充满的 空间里是有大量的 没有间隙存在的流 体质点组成的，即 为连续介质模型。
流体的一切属性（速度、压力、密度、温度、 浓度等）都可看作坐标与时间的连续函数，利用 13 连续函数的性质。
流场
一是拉格朗日法；二是欧拉法。
密度：流体具有质量，每单位体积的质量称为密度。
lim
V 0
M V
(1-1)
单位：kg/m3 重度：流体受地心引力的作用具有重量，每单位体积 的重量称为重度。
lim
V 0
G g V
(1-2)
17
单位：N/m3; 式中：g 为重力加速度。
比容：单位质量流体所占有的体积称作比容 ，其单位为
流体的粘性是由流体分子间的内聚力和分子 的扩散而构成的。
流体与不同相的表面(如固体)接触时，表现为 23 流体对表面的附着作用。
图1-2
两块互相平行的无限大平板间充满流体，下 板固定，上板以匀速 v0 平行下板运动 附着在板下面的流体层具有与动板等速 v0，越往 下速度越小，直到附着在定板上的流体层的速度 24 为0——速度分布规律
• 在稳定状态下，当图中两平行平板间的流 动是层流（流体质点作有规则的运动，在 运动过程中质点之间互不混杂、互不干扰） 时，对于面积为A的平板，两板之间的距 离为y，为了使上板保持以速度匀速运动， 必须施加一个力F。该力的大小由实验知 28 为：
（1-19）
y
A
上层速度
v x dvx
vx
x
dy
物质受力和 运动的特点
一类物质不能抵抗切向力，在切向力的 作用下可以无限的变形，这种变形称为 流动，这类物质称为流体，其变形的速 度即流动速度与切应力的大小有关，气 体和液体都属于流体；另一类是固体， 它能承受一定的切应力，其切应力与变 形的大小呈一定的比例关系。

动量传输知识归纳

动量传输知识归纳

•
•
7冶金不材料制备及加工中的动量传输
•
•
•
在冶金不材料制备及加工中存在着特殊的流体流动。学习本章的基本要求 是：理解气体喷向液体表面、气体喷入液体内部的流动特征，掌握埃根方程 及其应用，了解气动输送过程及计算，掌握热气体的流动特点、压头的概念 及变化规律、双流体柏努利方程及应用。 气液两相流动主要有气体流过液体表面、气体喷向液体表面、气体喷入液 体内部等流动形式，其流动特征对冶炼过程有很大影响。根据力平衡关系， 气固两相流动有固定料层流动、流化料层流动和气动输送过程三种形式。气 体流过固定料层时的压力降、料层的透气性指数可通过埃根方程求得。气流 速度超过料块的自由沉降速度时，料块被气流带走，即进入气动输送过程。 热气体具有其温度高于周围大气温度和不大气相通两个显著特征，由此导 致其位压头沿高度的分布规律是“下大上小”，所以当热气体由下向上流动 时，位压头是流动的动力，反之成为流动的阻力；静压头沿高度的分布规律 是“上大下小”，其间有一表压力为零的面称为零压面，在零压面以上炉内 表压力为正，在零压面以下炉内表压力为负，在炉子的操作过程中常将零压 面控制在炉门槛稍上位置，使炉膛内保持微正压，避免外界况气吸入炉膛； 热气体管流柏努利方程式不单一流体的柏努利方程式的应用区别在于其各项 能量分别用对应的压头来表示。
8相似原理不量纲分析
• • 相似理论-模型实验法是研究复杂物理过程较为广泛的方法。学习本章的基本要求是： 掌握物理现象相似的特点及相似条件，相似特征数的概念、确定方法及物理意义，掌 握相似三定理的内容及实际意义，了解模型实验方法及应用。 物理现象相似的必要条件有同类物理现象和单值条件相似，即几何条件相似、物理 条件相似、开始条件和边界条件相似；相似的充分条件是相似特征数相等。相似特征 数是相似物理现象中相关物理量的无因次组合，反映了某一方面的物理本质。描述流 体流动的相似特征数主要有谐时数H0、欧拉数Eu、雷诺数Re、弗鲁德数Fr、格拉斯霍 夫数Gr，它们可通过相似转换法和量纲分析法求得。 相似第一定理，即相似现象的性质，说明模型实验中应测定哪些物理量的问题；相 似第二定理，即现象相似的条件，说明模型实验的条件及实验结果的应用条件问题； 相似第三定理，即实验数据的处理方法，说明如何整理模型实验所得数据的问题，即 将物理量的关系表示为准方程形式。例如，流体在稳定流动情冴下，其管流阻力损失 可表示为，通过实验可确定C、n，此即为计算管流阻力损失的经验公式。 相似模型法是在相似的模型中，在相似的条件下，对实际过程进行实验研究的方法， 其关键是如何保证模型实验不所模拟的实际过程相似。在进行模型实验时，完全满足 相似条件是很困难的，一般进行近似模型实验。由于流体流动过程具有稳定性和自模 化特征，所以近似模型法丌会导致严重偏差。模型实验时，注意实验介质的选取和模 型尺寸的确定。

流体力学(动量传输)

流体力学(动量传输)

h
y
x
t=0，下板开始运动
u
u
u
t小时，不稳定流中的速度分布
t大时，稳定流中最终速度分布
14
试验表明，贴近平板的流体，其速度与平板本身的运动速度相
同。因此，贴近下板的流体以速度u流动，而上板附近的流体速度
为零。随着时间的推移，流体获得动量，经过足够长的时间后达到 稳定状态，其速度是由上板处的零均匀的变化到下板处的速度u。 这就是说，平板之间的各流层都将会有相对运动，因而必定产生切 向阻力。若要维持这种运动，必须在下板上施加一个作用力。 • 在大量实验基础上得出：运动流体中的摩擦阻力 1）与流体种类有关； 2）与流体层间相对运动的 速度梯度成正比； 3）与摩擦力的作用面面积大小成正比； 4）与作用面上流体的压力无关。
11
(2) 气体的的压缩性和热膨胀性 1）理想气体 指气体分子没有体积，分子间没有相互作用力。 2）理想气体状态方程
m pV nRT RT M
式中： M—气体的分子量，kg； R—热力学常数，8314 J/(kmol· ；其中：对于空气 K) R/M ＝287 J/(kg· ) ； K 对1mol气体，在标准状态下，即p＝p0＝l0l325Pa， T=T0=273.15K时，任何气体的体积都是V0＝22.4m3/kmol。
6
质点：大量分子的集合，无几何尺寸，具有均匀的物理 性质。即从宏观看其非常的小（无限小），从微观看其充 分的大，可以忽略个别分子的影响。 例如：标准状态下，1立方毫米气体中有2.7×1016个
分子，1立方毫米水中有3×1021个分子。
但是，在髙真空的容器中，温度293K，压力10－3毫米 水银柱时，气体分子间距约4.5毫米，这时的稀薄气体就不

炼铁学

炼铁学

炼铁学第一章1.高炉结构分为五个部分：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸；2.高炉内分为六个区域：固体炉料区、软熔区、疏松焦炭区、压实焦炭区、渣铁储存区、风口焦炭循环区；3.对铁矿石的评价：（1）含Fe品位（2）脉石的成分和分布（3）有害元素的含量（4）有益元素（5）矿石的还原性（6）矿石的高温性能4.焦炭在高炉内的作用：（1）在风口前燃烧，提供冶炼所需热量；（2）固体C及其氧化产物CO是铁氧化物等的还原剂；（3）在高温区，矿石软化熔融后，焦炭是炉内唯一以固体存在的物料，是支撑高达数十米料柱的骨架，同时又是风口前产生的煤气得以自下而上畅通流动的高透气性通路。

（4）铁水渗碳。

5.高炉有效容积：是指炉喉上限平面至出铁口中心线之间的炉内容积。

6.高炉炉缸面积利用系数：是指在规定工作时间内，每平方米缸面积每昼夜生产的合格铁水数量。

7.焦炭负荷：用以估计配料情况和燃料利用水平，也是用配料调节高炉热状态时的重要参数。

8.休风率：是指高炉休风时间占规定工作时间的百分数。

9.作业率：是指高炉实际作业时间占日历时间的百分数。

10.生铁成本：指生产每吨合格生铁所有原料、燃料、材料、动力、人工等一切费用的总和。

11.炉龄：两代高炉大修之间高炉运行的时间。

第二章12.铁矿粉造块的目的：（1）将粉状制成具有高温强度的块状料，以适应高炉冶炼、直接还原等在流体力学方面的要求；（2）通过造块改善铁矿石的冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善；（3）通过造块去除某些有害杂质、回收有益元素，达到综合利用资源和扩大炼铁矿石原料资源。

13.烧结料分为四层，分别是：烧结矿层、燃烧层、预热层、冷料层。

14.烧结料的固结经历了：固相反应、液相生成、冷凝固结。

15圆盘造球机的优点：成球均匀，75%以上达到规定的粒度范围，生产率高，基建和生产费用较低。

16. 圆盘造球机的缺点：操作不够稳定，需要有人照看调整。

17.球团矿在高温下焙烧强度有所增加的原因：（1）晶桥固结（2）固相烧结固结（3）液相烧结固结18.根据矿石经受的破坏作用的形态，冷强度用下列三种方法检验：（1）落下试验，用以检验耐跌落性能；（2）耐压试验，用以检验球团矿的抗压强度；（3）转鼓试验，以检验造块制品的耐磨和碰撞性能。

动量传输

动量传输
d dx dy 0 x y (1 14)
而二维情况下流线微分方程(1-12)可写成 －vydx+vxdy=0 (1-15) 比较式(1-15)和式(1-14)可得
2014-5-15
x , y
y x
(1 16)
18
流函数存在的条件是
2014-5-15
20
-7
6
4.涡量与势流 实际流体质点在运动过程中，除了有平移速度外，还 可能存在旋转速度。 涡量即为描述流场旋转运动强弱的一个物理量。用符号 2014-5-15 。其定义式为： =▽×v (1-19)
21
与旋度的定义式比较，可知涡量即为旋度。 若流体的质点不存在着旋转运动，则恒有=0，这种流 动称为无旋流动，也称为势流，反之称为涡流。 因为 =▽×v=
4
2.均匀场与非均匀场 均匀场：同一时刻流场中各点的流动状态都相同的流 场。同一点在不同的时刻，其流动状态可以不同。 非均匀场：同一时刻流场中各点的流动状态不处处相 等的流场。
流场 速度场：
（在直角坐标系中）
注意维数， 稳定和非稳定流场。
2014-5-15
v = f（x ，y， z，τ） vx =f（x ，y， z，τ） vy =f（x ，y，z，τ） vz = f（x ，y， z，τ） vy =f（x ， τ） vz = f（x ，y， z，τ） vz=f（x ）
5
压力场 密度场
P= f（x ，y， z， τ） P= f（x ，y， τ） ρ =f（x ，y， z， τ） ρ =f（x ， τ）
（二）流场的描述 1.梯度、散度、旋度 梯度：标量场的法向变化率（即 最大的方向导数），即
（1-1）
记为： （1-2） 1

冶金传输原理吴铿编动量传输部分习题参考答案

冶金传输原理吴铿编动量传输部分习题参考答案LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】第一章习题参考答案（仅限参考）（题目改成单位质量力的国际单位） （不能承受拉力） (d 为表现形式)13. 解：由体积压缩系数的定义，可得：14. 解：由牛顿内摩擦定律可知，式中 A dl π=由此得 d 8.57d x v v F A dl N y μμπδ==≈5. 解：112a a p p gh gh gh p ρρρ=++=+汞油水（测压计中汞柱上方为标准大气压，若为真空结果为1.16m ）6．解：（测压管中上方都为标准大气压）（1）()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水ρ=833kg/m 3（2）()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水h 3=1.8m. 7．解：设水的液面下降速度为为v ，dz v dt =-单位时间内由液面下降引起的质量减少量为：24d v πρ 则有等式：224d v v πρ=，代入各式得：20.50.2744dz d z dt πρ-=整理得：解得：(212115180.2744d t s πρ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭ 8. 解：10p p gh ρ=+a5．答：拉格朗日法即流体质点法必须首先找出函数关系x(a,b,c,t)，y(a,b,c,t)，z(a,b,c,t)，ρ(a,b,c,t)等。

实际上就是要跟踪每一个流体质点，可见这个方法在方程的建立和数学处理上将是十分困难的。

因而除研究波浪运动等个别情况外很少采用。

实际上，在大多数的工程实际问题中，通常并不需要知道每个流体质点至始至终的运动过程，而只需要知道流体质点在通过空间任意固定点时运动要素随时间变化状况，以及某一时刻流场中各空间固定点上流体质点的运动要素，然后就可以用数学方法对整个流场进行求解计算。

动量传输.


yx

dvx dy
d( vx ) dy
d( vx )
dy
Pa
yx高速流层向低速流层传递； dvx dy 低速向高速为正；
d( vx ) dy 动量梯度（单位距离上的动量变化量)。
1.4 流体的黏性及牛顿黏性定律
运动黏度η
⑴ 单位：



kg m s kg m3
1.4 流体的黏性及牛顿黏性定律
5．牛顿流体及非牛顿流体
牛顿流体：满足牛顿粘性定律的流体。


y
与
x
dvx dy
呈线性关系

dv x dy
0， y x
0
例如 所有气体、水及油类等。
非牛顿流体：不满足牛顿黏性定律的流体。
例如 乳液、沙浆、矿浆、水煤浆、石灰等。
1.5 流体上的作用力、能量、动量
1.1 流体的概念
流体：自然界中能够流动的物质，如液体和气体
基本特性
流动性（剪切力作用下连续变形）
压缩性(膨胀性)
VT P
黏性（阻滞流动的性质）
连续性
1.2 流体的密度、重度及比体积
δm δV
流体的密度
δVc
ρ
v
1.2 流体的密度、重度及比体积
对于均质流体
m
V
对于非均质流体 单位: kg/m3
2. T const 等温压缩
P1v1

P2v2

v2

v1

P1 P2


2

1

P2 P1

P2 ，V2 ，2 ，压缩
1.3 流体的压缩性和膨胀性

1、动量传输的基本概念

对于单元操作，不管其目的与方法如何，其基本形态不外是传递过程，它们 的基本原理，则主要是传递过程原理。
在学习和掌握了“三传”的基本原理与方法之后，对—些具体的单元操作就 比较容易理解和掌握。
另外，当前工程技术向整体化、综合化与自动控制的方向发展，各专业知识 间的传统界限正渐趋消失，很多专业都表现出对传输理论的共同兴趣，因此 ，“传输原理”被称为现代工程科学的支柱之一。
M<0.3），其密度的变化也很小，这时气体也可作为不可压缩 流体来处理。
30
第1章 动量传输的基本概念 §1.1 流体的概念及连续介质模型 §1.2 流体的主要物理性质 §1.3 流体的粘性 §1.4 作用在流体上的力 §1.5 体系与控制体 §1.6 衡算方程
31
§1.3 流体的粘性
动量传递
冶金过程离不开气体、液体（统称为流体），它们的流动状况（如速度、分布） 对质量传递和热量传递构成影响，且一般情况下又控制其它两项的传输过程，这 就要求我们对动量传递过程（主要指速度、速度分布、作用力）进行研究。
热量传递
冶金过程一般是高温过程，这就要求我们调整和保持冶金容器（反应器）内温 度，从而有必要对热量传递和温度分布进行研究。
27
流体的膨胀性
1）膨胀系数
定义：在一定的压力下，流体的体积随温度升高而增大的性质称为流体的膨 胀性，它的大小用体积膨胀系数来表示，单位是1/K或1/℃。流体的体积膨胀 系数又称为温度膨胀系数。
定义式：
T
dV /V dT
1 V
dV dT
d
dT
式中： T -流体的体积膨胀系数 （1/K）
dT-流体的温度变化量（K）
考查方式
平时成绩（30%）+考试成绩（70%） 平时成绩 考勤 课堂讨论 作业 考试 期末考试：闭卷考试

三传基础--第八章


8-3 流体流过其它物体的对流传热
工程上常见的是流体横向流过管群
单根圆管的传热系数
根据实验整理的流体横向流过单根圆管
注意：
1 3
① 该式以 tm (t w t ) / 2 为定性温度，管外径为定型尺寸，特征速度 为来流速度 u 。 ② 对气体和液体均适用； ③ 适用范围：t∞=15.5~980℃，tw=21~1046℃，Re=0.4~4×105; ④ 该式需要分段计算，系数C、n根据Re的不同由表(12-4)查得；
Ⅲ层流底层区：
该区紧贴表面，uy→0，质点对 流作用已近消失，传热仅靠导 热，热阻很大，温度梯度大。 这表明，层流底层区集中了 对流传热的主要热阻，且是传 导传热，故层流底层导热是对 流传热的限制性环节。
对流传热 →热附面层传热 →层流底层传热
如果把热附面层中温度分布理 想化，如图中虚线，则可将整个流 体分别分为没有热阻、温度为tf 的
l t
对流传热机理
x
对流传热机理
Ⅰ、紊流层 Ⅱ、过渡层 Ⅲ、层流底层
Ⅰ紊流层：
该区紧靠主流、紊流涡动强烈， uy大，传热主要是质点对流作用 引起的，故热阻小、温度均匀平 直。
Ⅱ过渡区：
这里紊流涡动已大为减弱，故uy 较小，质点对流传输已下降到与 导热相当的程度，导热作用已不 可忽视，温度梯度也明显加大。
f 0.11 ) 363 .8 w
λ 9240 W/m2 ℃ d
④ 计算所需管长，由： (t w t f )dL mc p (t f 2 t f 1 ) 得： L
mc p (t f 2 t f 1 )
(t w t f )d
5.75 m
L 5.75 验证管长： 50 d 0.025
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整理得球形均匀料块的料层压降公式：（埃根方 2 ΔP μν A (1 − ε ) 2 ρ k v A (1 − ε ) 程） = 150 + 1.75 2 3 3
H d ε d ε ΔP 4.2 μ v A a 2 (1 − ε ) 2 0.292 ρ k v A 2 a (1 − ε ) 或： = + 3 H ε ε3
二、料层特性及压降公式的修正
1.料层的孔隙度： 料层，流体，料块的质量：m,mk,ms m mk ms = + m = mk + ms V − 料层体积 V V V − mk ε ms (1 − ε ) Vk Vs + = V= ρ= Vk Vs ε 1− ε
ρ = ρ k ε + ρ s (1 − ε ) 流体密度 ρ k = ρ f 可知 ρ s 可知，（堆积密度） ρ 可知，则 ε可求。
2. 颗粒沉降计算
固体颗粒在静止流体中的沉降（或浮 升），决定于流体净下降力（或上升）与流 体对其阻力（拖力）的平衡关系，当两力相 等时，达到运动平衡状态，即等速沉降（或 上浮），此时，颗粒的运动速度称自由沉降 速度（匀速下降或上升）或上升极限速度。
2010-9-13 20103
依力之平衡：
当∑F=0
2010-9-13 2010-
5
3.
旋风除尘 旋风除尘原理: 可分离最小颗粒沉降极限速度及可分离最小颗粒尺寸.半径 为R的球形颗粒在旋风器以半径r旋转
π
3 2 vθ − − 离心加速度（圆周运动 r
2 vθ 离心力： （ π d ρ 负） 6 r
）
气流径向速度很小,相当于流体静止,故尘粒运动的阻力是由 于摩擦作用而造成的向内的径向力：
ρs g π
6 d − ρk g
3
阻力 静止流体中 球体下落 浮力
重力-浮力=阻力
π
6 d =ξ
3 2 k t
ρ k vt2 π
2 4
d2
ρs ρk
( ρ s − ρ k ) gd = ξ
ρv 3
2 2 4 ( ρ s − ρ k ) gd vt = vt −自由沉降速度 ξρ k 3 24 ξ= Re gd 2 1 vt = ( ρ s − ρ k ) μ 18 ⎡ 3.1g( ρ s − ρ k )d ⎤ vt = ⎢ ⎥ ρk ⎣ ⎦
1 2
v
重力
当Re < 1时 Re = 0.2 − 800
500 < Re < 2 × 10 ξ = 0.44
5
2010-9-13 2010-
4
– 上述公式运用条件： 1.球形颗粒 （求非球颗粒阻损另有表可查） 2.稳定运动（匀速运动，自由沉降，上升极限，无加速 度） 3.颗粒在静止流体或速度场均匀且无湍流之流体内运动 4.单个颗粒在离固体表面相当远处运动。
x i − − 直 径 d pi的 颗 粒 所 占 的 质 量 分 率 d p − −颗 粒 平 均 当 量 直 径
3. 围壁效应：
在填充散料的容器内，靠近器壁的孔隙度大于内 部，料层的ε不均匀，直接影响气流的分布和压降
D 容器 d 颗粒
2010-9-13 2010-
≥ 20 方使估算的压降误差
≤ 10 % 。
ΔPd ΔPd ε3 = λc = ( ) 2 2 Hρ kν Hρ kν 1 − ε
2010-9-13 2010-
由上式可见，同光滑管流摩阻一样，散料床 层阻力系数也仅仅是雷偌数的函数，有利于 实验，埃根用球形颗粒组成的均匀床层做实 验，数据大致在一条曲线上：
16
附如下方程：
λc =
150 + 1 .7 5 Re c
2010-9-13 201018
−
−
2. 非球形颗粒的球形度
同体积的球形颗粒表面积 φs = = <1 非球形颗粒表面积 S fb S pb ∴ d f = φsd p S pb = φs
φs =
S pb S fb
6 = 6
dp df
=
df dp
又可导： d ⇒φsd p d f − 非球形颗粒直径，d p − 球颗粒直径
2010-9-13 2010-
vk ds
H
Sb表 面积
H Af孔隙 面积
vA
vA
4Vk 4Vk 当量直径： ds = = Sb aV(1 − ε ) 对球形颗粒： Vs =
π
6
d
3
Sb = π d
2
Sb π d 2 6 = a= = Vs π d3 d 6
14
2010-9-13 2010-
4ε 4ε d 2 ε 代入有 d s = d = = a (1 − ε ) 6(1 − ε ) 3 (1 − ε ) 又： ν A A = ν k A k v f − 管内实际流速 A f − 通道截面积
ϕ d0 = const (原料条件基本不变化时 ）
H = const (高炉料线稳定时） qV 2 ε3 即 =K (1 − ε ) ΔP qV − −实际入炉风量 ΔP--自风口到料面的压力降
2010-9-13 2010-
K常数
21
ε3 qV 2 可见 : 当ε 略微变小, 则 很快变小, 从而使 很快变 (1 − ε ) ΔP
1 gd 2 4ρk 2R 2 ρ k g gμ g 2 ⇒ = = vt = ( ρk − ρf ) gR = μ 18 18 μ 2gμ 2Rρ k v t vθ2 gμ vr = 2 vr = g 则有 r 2R ρ k vt vr v t = 2 rg vθ
如果假定在旋风器中心区（约为0.4D0 ）以外的所有尘粒 都能从气流中分离出来，则将r=0.2 D0（r=0.4R0）代入上 式即可求得最小尘粒所需的沉降速度。
4 ρ kν t2 解：依力的平衡： π R 3 ( ρ s − ρ k )g = ξ ⋅ π R2 3 2 8 Rg 8 × 9.80 × 0.088 = = 1.022 ξ= 2 2 3 νt 3 × 1.5
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18.5 由图为第二段过渡区： ξ = 0.6 Re 1 18.5 0.6 ) = 95.74 以摩阻系数公式可导得： Re = (
ν A − 空腔流速
A − 空腔面积
Ak H vk νA =νk =νk = ν kε AH V 依管内压降公式：
νA ∴ν k = ε
2 2 H ρ kν k2 H ρ kν A λ H 3(1 − ε ) ρ kν A 3 H 1 − ε 2 ΔP = λ =λ = ⋅ = λ ρ kν A 2ε d 2ε 2 4 d ε3 ds 2 d s 2ε 2
大小均匀，非球形颗粒，则埃根方程 :
2 ΔP (1 − ε ) 2 μ v A 1 − ε ρk vA = 150 + 1.75 3 3 2 H ε ε φs d p (φs d p )
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−
大小不均匀的料层，需求颗粒的平均当量直径d p n
1
−
=
dp
−
∑
i =1
xi d pi
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例题： 为了测定熔渣的粘度，使半径等于88mm的 一个钢球通过它下降。已知钢球的密度为熔 渣的两倍，并且试验测定的钢球下落的末速 为1.5m/s，试计算熔渣的运动粘度。（m2 /s) 解：已知： vt=1.5m/s R=88mm=0.088m ρ钢=2ρ渣 ρs=2ρk
qV 2 小,即 反映了料柱孔隙度的变化, 且较灵敏, 是一个有用 ΔP 的操作参数。ε 除与供料条件有关外，还与操作制度有关。
ε
ε3 (1 − ε )
0.44 0.15 7
0.40 0.36 0.32 0.28 0.24 0.20 0.16 0.10 0.07 0.04 0.03 0.01 0.01 0.004 4 8 0 9 3 8 7
孔隙体积 : VK ; 颗粒体积 : VS； 比表面积 : a a = 实际流速： ν f ; 空腔流速： ν A
ν A = ε ∗ν f
Sb 表面积 Vs 颗粒体积
2、管束理论：
ds = 4 × 截面积 4Vk = 周长 Sb a − −比表面积 Vk ) = aV(1 − ε ) V
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a=
Sb = aVs = a(V − Vk ) = aV(1 −
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则
vr v t = 2 0.4 R0 g vθ A1 2πrz vθ = vθ 0 Rc r
又依经验及理论： v r = vθ 0 Rc − − 旋风器半径
vθ 0 − − 旋风器周边上的切向速 度分量 , 近似等于气流引入 旋风器时的进口速度 v（已知值） 1 vr : Q 稳定流动下，连续性条 件 G = ρvr ⋅ A = 2πrzvr ρ G 则 vr = 2πrzρ
ρν
2
2
2
A = ξ
ρν
2
2
π
4
d
2
ρν
2
π
2 4 流 体 流 过 单 个 球 体 颗 粒 的 绕 流 摩 阻 24 ξ = = ρν d Re
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各区域ξ： Re < 1 Re = 0.2 − 800 500 < Re < 2 * 105 24 ξ = Re 18.5 ξ = 0.6 Re ξ = 0.44 斯托克斯定律区 过渡区 牛顿定律区
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又G = v 进 ⋅ ρ ⋅ A 0
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v 进 ⋅ ρ ⋅ A1 A1 G 又v 进 = v θ 0 v r = v θ 0 vr = = 2πrzρ 2πrz 2πrzρ 0.2A 1 R 0 g 联立 v r , v t , v θ 式可得 v t = πzRevθ 0 0.9A 1 R 0 μ 12 旋风器可分离的最小颗粒半径： R = ( ) πzR c ρ k v θ 0 知旋风器的尺寸，介质，进口速度即可求得 R.