04 第四章 颗粒与流体之间的相对流动.ppt
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本课件先建立单颗粒与颗粒床层的几何特性，说明流体绕过颗粒时的曳力与雷诺数关系，再推导颗粒自由沉降速度的分区分段算法；随后展开固体流态化的流体力学与传热、气力输送的类型与装置，最后介绍重力沉降、离心沉降与过滤设备及过滤基本方程。
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第1页：第四章颗粒与流体之间的相对运动封面
第四章颗粒与流体之间的相对运动
第2页：本章学习目的与要求
本章学习目的与要求
- 掌握颗粒与流体相对运动的基本理论，为食品流化加工、沉降分离加工等工艺设计、设备选型提供原理知识。
- 要求学生掌握流体绕过颗粒以及颗粒在流体中沉浮的速度和阻力计算方法。
- 分析并处理流化加工、气力输送、沉降和过滤中的工程实际问题。
注：原文作「过虑」，按「过滤」收录。
第3页：流体绕过颗粒及颗粒床层的流动
4-1 流体绕过颗粒及颗粒床层的流动
- 单颗粒特性
- 球形和非球形（dev, des, dea, φs）
- 非球形颗粒四个几何参数之间的关系？
- 床层特性
- 颗粒群的特性
- 颗粒床层特性
第4页：颗粒群的粒度分布函数
第5页：流体绕球形颗粒的流动
4-1 流体绕过颗粒及颗粒床层的流动
第6页：曳力与颗粒雷诺数
- 总曳力
- 颗粒雷诺数——斯托克斯（Stockes）定律4-1 流体绕过颗粒及颗粒床层的流动
- 曳力与雷诺数
第7页：修正雷诺数 ζ－Rep 关系
- 修正雷诺数ζ－Rep关系4-1 流体绕过颗粒及颗粒床层的流动
第8页：颗粒沉降受力及形态
4-2 颗粒在流体中的流动
- 颗粒沉降受力及形态重力Fg；浮力Fb；曳力FDRet>500Ret<1
第9页：自由沉降与沉降速度
- 受力分析
- 沉降速度对球形颗粒，加速度为零时：4-2 颗粒在流体中的流动
- 自由沉降和沉降速度FgFbFD
第10页：沉降速度计算方法
- 沉降速度计算方法
- 试差法
- 滞流区（Rep或Ret＜1）：
- 过渡区（1≤Rep（或Ret）≤500）：
- 湍流区（500＜Rep（或Ret）＜2×105）：
- 摩擦因数群法（图解法）
第11页：固体流态化与流态化过程
4-3 固体流态与气力输送
- 固体流化态
- 基本概念
- 流态化过程固定床阶段流化床阶段气力输送阶段
第12页：流化床的主要特性及流化类型
4-3 固体流态与气力输送
- 流化床主要特性及流化类型充分流态化时呈现类似液体的性质
第13页：流化床的流体力学
第14页：流化床的传热机理
流化床的传热
- 流化床传热机理
- 流化床内温度分布
- 流化床的传热计算公式
注：原文作「温度分别」，按「温度分布」收录。
第15页：流化技术在食品工业中的应用
- 流化技术在食品工业中的应用
- Fluidized heating or cooling
- Fluidized drying
- Fluidized granulation4-3 常见流化床设备Conic bottomedFlat bottomedHorizontal drying chambers
第16页：气力输送原理
4-3 固体流态与气力输送
- 气力输送Conic bottomedFlat bottomedHorizontal drying chambers
- 气力输送原理气源颗粒进料与加速段稳定输送阶段气源气固分离器
第17页：输送气流速度与流动状态
4-3 固体流态与气力输送
第18页：吸引式气力输送
- 气力输送
- 气体输送类型及装置
- 吸引式
- 低真空吸引气源真空度<13kPa
- 高真空吸引气源真空度<0.06kPa
第19页：压送式气力输送
第20页：重力沉降的应用
4-4 非均匀相混合物的分离
- 重力沉降
- 应用
- 气体的除尘
- 悬浮液的增稠
- 固体物料的分级
- 固体物料的分类分级原理示意图
第21页：降尘室
4-4 重力沉降的设备降尘室
第22页：降尘室工作原理
- 降尘室工作原理停留时间：颗粒被分离出的条件：沉降时间：尘粒在降尘室内的运动状态
第23页：干扰沉降与沉降器型式
- 干扰沉降
- 产生原因
- 间歇沉降试验－观察悬浮液的沉聚过程
- 沉降器间歇式，半连续式和连续式
第24页：离心沉降与分离因素
4-4 非均匀相混合物的分离
第25页：离心沉降设备
4-4 非均匀相混合物的分离
第26页：旋风分离结构与操作原理
第27页：旋风分离的性能
第28页：标准旋风分离的粒级效率曲线
- 标准旋风分离的粒级效率曲线粒级效率曲线标准旋风分离器的ηp－d/d50的曲线
第29页：过滤操作的基本概念
4-4 非均匀相混合物的分离
- 过滤
- 过滤操作的基本概念
- 典型过滤操作程序过滤滤饼洗涤滤饼去湿滤饼卸除
第30页：板框压滤机
第31页：板框压滤机操作简图
板框压滤机操作简图
第32页：叶滤机
叶滤机
第33页：转鼓真空过滤机
转鼓真空过滤机
第34页：流线式过滤机与层滤器
流线式过滤机层滤器
第35页：过滤基本方程与滤饼阻力
4-4 非均匀相混合物的分离
- 过滤基本方程
- 过滤速度对于颗粒床层内的滞流流动K’=5
- 滤饼阻力设，则上式变为：r 为滤饼的比阻；R= rL为滤饼阻力。——由康采尼公式得
第36页：过滤阻力与压缩指数
过滤阻力与过滤基本方程
- 过滤阻力是 R 与 Rm（过滤介质的阻力）之和
- 过滤基本方程：s 为滤饼的压缩指数（0≤s≤1），对于不可压缩滤饼 s＝0
- 过滤常数：K 与滤浆有关、与压差无关；K 与滤浆和压差均有关
注：原文以「《」表示不等号，按 0≤s≤1 收录。
第37页：恒压恒速过滤方程
- 恒压过滤方程
- 恒速过滤方程
- 先恒速后恒压过滤方程
- 过滤常数
- 间歇过滤的滤液量与过滤时间的关系
第38页：间歇与连续过滤机的计算
- 间歇过滤机的计算
- 连续过滤机的计算
- 过滤计算
- 例子见教材P352例4－8总过滤面积框内总容积操作周期生产能力
- 例子见教材P350例4－7
第39页：非沉降式转鼓离心机的工作原理
4-4 非均匀相混合物的分离
- 非沉降式转鼓离心机的工作原理
- 转鼓内液体的表面积、体积和压力
- 机内乳浊液的分离
- 离心机内的过滤
第40页：本章总结与作业
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