冶金与材料制备及加工中的动量传输

1、第第7章章 冶金与材料制备及加工中的动量传输冶金与材料制备及加工中的动量传输7.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动7.2 气体通过流化料层的流动气体通过流化料层的流动7.3 气动输送过程气动输送过程7.4 热气体的流动（见教参）热气体的流动（见教参） 第第7章章 冶金与材料制备及加工中的动量传输冶金与材料制备及加工中的动量传输两相流动气-液两相气-固两相固相：粒状的固体料块和由料块堆集的散料层，气-固两相流动可视为气体通过料块或散料层的流动。 料块重力： 料块浮力： 料块净下降力： 气体对料块的拖力（对气体而言是摩擦阻力） ： 颗粒颗粒浮力浮力Ga运动速度运动速度v重力重力Gs阻

2、力阻力S3SSd6gGN N 3ad6gG3Sd6g)(GN 22d4v2kSN 第第7章章 冶金与材料制备及加工中的动量传输冶金与材料制备及加工中的动量传输第第7章章 冶金与材料制备及加工中的动量传输冶金与材料制备及加工中的动量传输GS料块于气流中下降炼铁高炉、化铁炉等竖炉（气体在料快空隙）GS料块于原位不动GS料块随气流上升沸腾状态（料快悬浮于气流中）喷粉脱硫、高炉喷吹固定料层流动流化料层流动气动输送过程7.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动目的目的方法方法求解气体通过散料层的阻力损失，即气体通过散料层产生的压力降。 管束理论，将气体所通过的料层中不规则的孔隙通道看成由平行导

3、管并联而成的管束，先按管束过流情况从理论上确定阻力损失或气流压降，再按料层特性因素由实验方法给以补正，确定出实际料层的压降公式。7.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动1几个有关的定义 料层孔隙的当量直径： SV4DhV料层孔隙的总体积；S料层孔隙的总表面积 孔隙度：000AAALALVVV0料层总体积；A料层孔隙的总截面积；A0料层的总截面积00SS0V)1 (VVVVVVVS料块的体积 7.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动 料块的比表面积：单位体积料块所具有的孔隙表面积，以S0表示，则000)1 (SVSVSS 截面空速： 00AQv 实际 AQv 1AAvv0

4、0000AAALALVV000)1 (SVSVSSSV4Dh)1 (S4V)1 (SV4D0000h代入7.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动2埃根方程管流摩阻 2zRvL8PP50 (3-34)散料层压降表达为： 2hDvLkPk待定阻力系数1AAvv00)1 (S4V)1 (SV4D0000h2hDvLkP32200)1 (SvLkP代入7.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动32200)1 (SvLkP002003v)1 (Sk1PvLS1P2003vLSfC)1 (SvRe00C修正阻力系数 修正雷诺准数 CCRekf 实验确定 7.1 气体通过固定料层的流动

5、气体通过固定料层的流动)9(292. 02 . 4)1002(292. 0)100(2 . 4)2(CCCCCCCCRefRefReRefRe过渡区紊流区层流区将fc及Rec代入(9)式，整理得：紊流层流320030220v)1 (S292. 0v)1 (S2 . 4LP均匀球形料块： d6R3RR4S3203203202dv)1 (75. 1dv)1 (150LP埃根方程7.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动3埃根方程的修正 料层孔隙度与料块的形状、颗粒的组成、料块的排列方式有关。一般均由实验方法确定。 料块比表面积S0及形状系数均匀球形料块： d6S0同体积球形料块表面积料块

6、表面积均匀非球形料块： Sd6S0dS同体积球体直径 粒度大小不等的非球形料块： d6S07.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动32032022dv)1 (75. 1dv)1 (150LP埃根方程另一种形式d6S0紊流层流320030220v)1 (S292. 0v)1 (S2 . 4LP代入n1iiidx1d平均筛分直径；xi质量分率，di两筛孔的平均直径 直径小于(m)5075100125150175360克质量(g)0601802703303607.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动 围壁效应现象：高炉上料时的自动筛分现象。边缘： 大，气流多 中心： 小，气流

7、少 引起气流分布不均围壁效应围壁效应消除误差料块直径容器直径50dD%1020)(d)(DSS高炉发展趋势矮胖型通过实验得出围壁效应对埃根方程的影响，由实验结果可知：7.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动7.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动4埃根方程的应用气体通过散料层的流量散料层的透气性指数气体压力对料层压降的影响7.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动 气体通过散料层的流量气体通过散料层一般为紊流状态 2030v1S292. 0LP 2121030LP)1 (S292. 0 v)1 (292. 003DSk料层结构一定 21210LPkv D气体流

8、量 2102100LPAkAvq Dvm/sm3/skD料层渗透系数，由实验确定 7.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动 散料层的透气性指数说明散料层气体流量与压降的特征关系 32032022dv)1 (75. 1dv)1 (150LP1L75. 1dPv3201L75. 1AdPq3202v或 1Pq32vkL75. 1Ad20kP2vq料层的透气性指数 7.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动 气体压力对料层压降的影响气体在较高的压力下流过散料层时， const222212PPHkPPP200030uP)1 (S292. 0kvqukPPPPk022，一定，料层结构一定，不变，变，料层结构一定，流量不强化冶炼措施？ 高压操作 7.1 气体通过固定料层的流动气体通过固定料层的流动例7-2 P116小结小结一、本课的基本要求一、本课