Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Движение потока через неподвижные зернистые слои
При расчёте гидравлического сопротивления зернистого слоя используется зависимость, аналогичная уравнению (1.26):
Однако коэффициент отражает влияние не только сопротивления трения, но и дополнительных местных сопротивлений, возникающих при движении жидкости по искривленным каналам и при обтекании ею отдельных элементов слоя, т.е. является общим коэффициентом сопротивления. Эквивалентный диаметр каналов зернистого слоя или насадки выражают через основные характеристики зернистого материала – удельную поверхность и свободный объём. Под удельной поверхностью а (м2/м3) понимают поверхность частиц зернистого материала или насадки, находящихся в единице объёма, занятого этим материалом. Для многих процессов важно иметь большую поверхность зернистого материала или насадки (реакторы с катализатором, абсорбция). Долей свободного объёма или порозностью (м3/м3) называется отношение объёма свободного (пустого) пространства между частицами к объёму занятому зернистым материалом: , где - общий объём, занимаемый зернистым слоем; - объём, занимаемый частицами, образующими слой, т.е. объём плотного (монолитного) материала; - свободный объём слоя. Величина является безразмерной и выражается в долях или процентах. Чем порозность больше, тем легче пройти потоку через слой, а, следовательно, меньше гидравлическое сопротивление слоя. Значения а и для различного вида насадок приводятся в литературе [1]. Эквивалентный диаметр каналов зернистого слоя в общем виде можно записать по аналогии с выражением (1.30): , где F и П - соответственно суммарная площадь и смоченный периметр каналов, образованных зернистым материалом или насадкой. Чтобы найти F, нужно разделить свободный объём слоя на длину каналов l. Однако длина искривлённых каналов неодинакова и должна быть усреднена, т.е. , где - коэффициент кривизны каналов, - высота зернистого слоя. Тогда , где - площадь поперечного сечения аппарата, заполненного зернистым слоем на высоту . Смоченный периметр П каналов зернистого слоя вычисляется делением общей поверхности частиц, равной боковой поверхности образуемых ими каналов, на их среднюю длину l: . Тогда эквивалентный диаметр каналов зернистого слоя будет равен:
В уравнение (4.1) входит действительная скорость жидкости в каналах зернистого слоя, которую трудно найти. Поэтому её выражают через так называемую фиктивную скорость , которая имела бы место, если бы в аппарате отсутствовал зернистый слой: . легко определяется из уравнения расхода . При расчёте пренебрегают кривизной каналов, т.е. (длина каналов равна высоте слоя). Запишем уравнение (4.1) с учётом приведённых выше зависимостей:
Коэффициент сопротивления зависит от режима движения потока через зернистый материал или насадку, т.е. . Модифицированный критерий Рейнольдса будет выглядеть так: . (4.4) Для всех режимов применимо (найденное опытным путём) обобщённое уравнение:
в котором при малых значениях вторым слагаемым пренебрегают. При больших значениях пренебрегают первым слагаемым и . При движении жидкости через слой зернистого материала или насадки ламинарный режим существует при . При наступает турбулентный режим. При этом не зависит от и становится постоянным: .
|