浆体与粒状物料输送水力学
第五章_气力输送
压缩空气
底部的压缩空气使物料流态化
上部的压缩空气将混合物压送到输料管
iv) 容器式供料器 )
特点:高压,密封性好,体积大,周期性工作,远距 离,大容量,消耗小,混合比高,成本高. 适用:粉状物料
二,输料管
连接在吸嘴和分离器之间,根据形状分为直管, 软管,弯管,铰接弯管,伸缩管.
1.直管 直管
无缝钢管,法兰连接
3.输料弯管:钢管或薄钢板焊剂 输料弯管: 输料弯管
①曲率半径为管道直径的6～10倍. ②外侧壁面易磨损,作成可拆换式结构,或 采用加厚,加耐磨衬垫等措施. ③压力损失 Pb
Pb = ξb
ρbVb2
2
(1 + ukb )
4.铰接输料弯管 输料管与分离器连接处 铰接输料弯管→输料管与分离器连接处 铰接输料弯管
倒圆锥体,反射屏) ②扩散式旋风除尘器 (倒圆锥体,反射屏)
结构特点:圆筒体下面采用倒圆锥体,其 下部固定一反射屏,反射屏与倒锥体之间 形成环形的间隙,反射屏中心有透气孔, 它可防止已被分离出来的灰尘再次飞扬和 被重新带走. 工作原理:粉尘在离心力作用下被甩向器 壁下滑,经反射屏四周的缝隙落入灰斗; 大部分气体则由反射屏上部旋转而上;少 量气体随粉尘一起进入受尘斗,经反射屏 透气孔上升至除尘器中心排气管.
2.带式过虑器 带式过虑器
①虑袋:棉,毛,化纤织物,工业条纶绒布; 耐磨,强度高,容尘量大. ②清灰方法:手工振动(0.35～0.5m/min), 机械振动(1.0～1.5m/min),气流反向吹洗(3～ 4m/min). ③总过滤面积F: = Q F 60v
五,卸料器(卸灰器) 卸料器(卸灰器)
3.状态 状态
气流速度足够大,均匀分布 气流速度足够大,均匀分布——悬浮流 悬浮流 气流速度逐渐减小: ①分布不均匀,管底较密——底密流 底密流 ②沿轴向出现疏密相间的流动,部分在管底滑 动——疏密流 疏密流(悬浮输送的极限) 疏密流 ③多数丧失悬浮能力,物料沉积,聚集,吹走过 程交替——停滞流 停滞流—— 不稳定输送 停滞流 ④表层颗粒不规则移动,堆积层做沙丘形运动— —部分流 ——悬浮气力输送气体动能输送 部分流 ⑤堆积物料充赛管道. ——栓状流.——气体 栓状流. 栓状流 压力推动输送
污水处理中的水力学和流体力学分析
污水处理中的水力学和流体力学分析污水处理是一项关乎环境保护和人民福祉的重要任务。
而在实施污水处理的过程中，水力学和流体力学的分析起着至关重要的作用。
本文将通过对污水处理中的水力学和流体力学分析展开探讨，旨在揭示其在污水处理过程中的重要性和应用。
一、水力学分析水力学是研究液体在不同条件下运动和变形规律的学科。
在污水处理中，水力学分析主要关注以下几个方面：1. 污水输送与分布：污水在输送过程中会受到地形、管道摩擦、管道直径和流速等因素的影响。
通过水力学分析，可以确定最佳的管道布局和合理的流速，以提高污水输送效率。
2. 污泥沉降：在污水处理中，污泥的沉降速度直接影响着处理设施的效果。
水力学分析可以帮助确定污泥颗粒的沉降速度，并设计相应的沉降池或沉淀设备。
3. 混合与搅拌：在处理过程中，需要将污水与氧气、药剂等充分混合，以促进反应和去除污染物。
水力学分析可以指导混合和搅拌设备的设计和运行，确保充分的混合效果。
二、流体力学分析流体力学是研究流体力学行为和相关现象的学科。
在污水处理中，流体力学分析主要关注以下几个方面：1. 水体流动模拟：通过数值模拟和流场分析，可以模拟污水在处理过程中的流动状态，如速度分布、流线形态等。
这有助于优化设备结构、提高流动效率，降低能耗。
2. 水位控制：在一些处理过程中，如鼓风池和水封池，需要控制水位和液位的稳定性。
通过流体力学分析，可以确定合适的水位控制策略和相应的控制装置，以保持处理设施的正常运行。
3. 污染物传质：污染物的传质是指污染物在水体中由高浓度区向低浓度区传输的过程。
流体力学分析可以帮助预测污染物在水体中的传输速率，以评估处理设施的去污效果。
综上所述，水力学和流体力学分析在污水处理中具有重要意义。
通过合理运用水力学和流体力学原理，可以指导污水处理设施的设计、运行和优化，提高处理效率，降低环境污染。
因此，在进行污水处理过程中，应充分重视水力学和流体力学分析的应用，以实现可持续的环境保护和资源利用。
粉体工程
M
P
duP dt
F
（8-34）
10:46:03
粉体工程
28
8.3.1 沉降末速度 8.3 颗粒的重力沉降 也称终端沉降速度。在重力场中，颗粒沉降时，除受到 重力作用外，还受到流体介质的浮力和阻力作用。设颗 粒质量为m，迎流面积为A，则重力沉降的运动方程式 一般用下式表示
m du m P g CA u 2
Mm＝Mp十Mf Vm=VP+Vf
10:46:03
粉体工程
3
颗粒的浓度
①体积浓度 固体颗粒的体积占两相流 总体积的分数，以CV表示
CV
固体颗粒体积 （/ 固体颗粒体积
流体介质体积）＝
VP VP Vf
(8-1)
若以单位体积液体所拥有的固体颗粒体积表示，则有
CV
固体颗粒体积
流体介质体积
＝ VP Vf
10:46:03
粉体工程
23
8.2.2 颗粒在流体中的运动方程 1. 阻力系数 阻力系数C是颗粒雷诺数的函数。颗粒雷诺 数ReP。的数学表达式为
Re P
DP u
(8-29)
μ为介质的黏度 u为颗粒速度 ρ为介质的密度
10:46:03
粉体工程
24
球形颗粒的阻力系数C与ReP的关系见表8-1和图8-3。
图8-2所示的是直径为DP 的球形颗粒在压力梯度为
p的场中的运动。假定颗
粒所在的范围内 p
为一常数
x
并设坐标原点的压力为p0
10:46:03
粉体工程
21
则颗粒表面由于压力梯度而引起的压力分布为
p
p0
DP 2
1 cos p
非牛顿型浆体管道阻力降的一种简捷计算方法
为 ２１０ 但对 于宾汉体其 临界雷诺数 （ ｅ。 ０ ， Ｒ ）是变数 且大于 ２１０ ，设计 中为确定所涉及 的浆体流动属 ０ 何种流区， 需要知道浆体临界雷诺数 ， Ｂ ｃｉ ｈｌ 由 ｕｋ ｇａ ｎ ｎ
方 程［ ２ １ ： 可得 Ｈ ＝ Ｚｐ １ ｅＤ ｒ １ Ｂ （ ｅ。８０ ｅ Ｒ ） １Ｈ 蚴 ｅ ＝
在工程设计 中有时会遇到浆体 管道 的水力学 计算 ， 浆体管道往往是非牛顿 型流体 ， 且多数是 固 体颗粒与混合呈悬浮状态 的浆体 ， 其输送管道 的水 力学计算有其特殊性 ， 但对于输送距离较短的浆体 管道可用如下方法简单快速计算。
Ｓ ， 和 １称为流变参数。 ）下 １
２２ 浆体流区的判定 ． ２２１ 由水 力学 已如 牛顿体 的 临界雷诺 数 （ ｅｃ ．． Ｒ ）
注 ： ｅ Ｈ ｄｔ ｍ数 ， Ｈ ：ｅｓｏ ｒ 简称 为赫 氏数 ； Ｒ ） 基于 刚度 系数 确定 的 （ｅ ：
。
注 ： 阻力损失 ｍ浆柱／ ｉ ： 阻系数 ； 达西摩阻系数 ； 管道 内 ｉ ： ｍｃ减 ｔ ： Ｄ：
当 Ｒ ｍ（ ｅ。 ｅ＜ Ｒ ）时为层流 区，当 Ｒ ｍ （ ｅ ｅ＞ Ｒ ）时为
， ： 液体 的动力粘 度 （ ａｓ ，： Ｐ ・）下 切应
ｎ
顿体 下 ＝
Ｒ ） ｅ
力（ａ ； Ｐ ）另一类是非牛顿体 ， 非牛顿体又分为与时间 无关的流体和与时间有关的流体 ， 工业上常见的浆体 是时间无关的非牛顿体浆体 ， 如宾汉体 ，＝Ｂ１ ， 下下 １ ＋
ｎ）
式中 Ｒ Ｄ ｐ ￣ ｅ ＝ Ｖ ＪＩ 。
隆丹彤
（ 天津市４ ＿设计院 ， Ｌｘ 天津
３０ ９ ） ０ １３
摘 要 ： 文根据浆体 的流 变参数 ， 工程 中的非 牛顿型均质浆 体管道的 阻力降 ， 出了一种 简捷 的计算 本 对 提
颗粒流体力学及设备(共56张PPT)
（1）从左向右，压 力P随X增加而增大 。
（2）角度θ从左 开始计算。
第17页，共56页。
假定颗粒所在的范围内 为一常数，并设坐标原点 的压力为p0，则颗粒表面由于压力梯度而引起的压力分 布为
第18页，共56页。
在颗粒表面上取一微圆台，其侧面积为
S=π(rsinθ)2
则
ds=
第20页，共56页。
1.2 颗粒在流体中的阻力系数 颗粒雷诺数的数学表达式为：
Rep=Dpρu/μ
球形颗粒沉降情形下，根据颗粒雷诺数大小，大致 可分为层流区、过渡区和湍流区。
第21页，共56页。
第22页，共56页。
2、颗粒的重力沉降
沉降末速度也称终端沉降速度。设颗粒质量为m
，迎流面积为A，则重力沉降的运动方程式一般用下式
（3）有平稳的流态化界面； 颗粒在有压力梯度的流场中运动时除了受液体绕流引起的阻力外，还受到一个由压力梯度引起的作用力—压力梯度力。
然后将所得的um代入Rep计算式求出Rep值，检验是否与假定区域一致，若一致，则假定是正确的； （a）平稳而鲜明的细色线 u—颗粒与流体的相对速度
（4）流态化床层的空隙率在任何流速下，都具有 Fd=π/4·C·ρ·Dp2·u2/2
颗粒流体力学及设备
第1页，共56页。
学习重点
1、压力梯度力 2、流态化技术原理 3、空气输送斜槽透气层要求
第2页，共56页。
为什么要学习这一章？
在生产实际中，常碰到气-固、液-固等 两相流的问题，如料浆输送、烟气的管道 流动等。
第3页，共56页。
什么是多相流？ 我们把存在状态不同的多相物质共存
（1）使空气以不同速度通过固体颗粒层时，固体 颗粒层的状态将发生不同变化。
粒子运动研究颗粒在流体中的运动和受力情况
粒子运动研究颗粒在流体中的运动和受力情况粒子运动研究：颗粒在流体中的运动和受力情况在科学研究领域中，颗粒运动是一个重要的课题。
颗粒在流体中的运动和受力情况对于理解物质的宏观性质以及许多实际应用具有重要的意义。
本文将介绍有关颗粒在流体中运动和受力的研究成果，并探讨其应用前景。
一、流体中的颗粒运动现象颗粒在流体中的运动受到流体环境的影响，其运动规律复杂多样。
根据颗粒与流体之间相互作用的特点，颗粒在流体中运动主要分为扩散、沉降、悬浮等几种常见现象。
1. 扩散：扩散是指颗粒在流体中由于热运动而发生的无规则扩散。
颗粒在流体中扩散的速度与其粒径大小、流体的温度、浓度梯度以及颗粒形状等因素有关。
2. 沉降：当颗粒位于流体中时，会受到重力和阻力的作用。
较大的颗粒由于重力的作用，会向下沉降。
沉降的速度与颗粒的大小、密度、流体的黏性以及流体中的其他粒子相互作用等因素有关。
3. 悬浮：当颗粒的密度与流体的密度接近或相同时，颗粒可以悬浮在流体中。
在某些特定的情况下，颗粒与流体之间会存在浮力的作用，使得颗粒能够悬浮在流体中。
悬浮的稳定性取决于颗粒的大小、密度、流体的密度以及流体中其他粒子的相互作用等因素。
二、颗粒在流体中的受力情况颗粒在流体中的运动受到多种力的作用，包括浮力、重力、阻力、颗粒间相互作用力等。
这些力相互作用，决定了颗粒在流体中的运动轨迹和速度。
1. 浮力：当颗粒的密度小于流体的密度时，颗粒受到的浮力会使其向上浮升。
浮力的大小与颗粒的体积、流体的密度以及颗粒与流体之间的相互作用有关。
2. 重力：重力是影响颗粒运动的另一个重要因素。
颗粒受到重力的作用会向下沉降或下沉。
重力的大小与颗粒的质量有关。
3. 阻力：颗粒在流体中运动时，会受到来自流体的阻力。
阻力的大小与颗粒的形状、速度以及流体的黏性有关。
4. 颗粒间相互作用力：当多个颗粒同时存在于流体中时，颗粒之间会相互作用。
这种相互作用力可以是引力或斥力，影响颗粒间的距离和排列形态。
08深井充填管道输送技术
粉煤灰在水泥砂浆中的水化反应过程：
①水泥水化产生Ca(OH)2(简称CH)，粉煤灰表面 形成水膜； ②CH在粉煤灰表面上结晶发育，形成碱性薄膜溶 液； ③粉煤灰表面被碱性薄膜溶液腐蚀，发生火山灰 反应； ④随着养护龄期的增长和水分的不断供给，碱性 薄膜溶液在粉煤灰表面继续存在，并透过水化 物间隙进一步对粉煤灰腐蚀，直到粉煤灰中活 性矿物成分完全水化。
(1) 小于300m称浅井开采。在此深度内采矿时，一般 地压显现不严重，即使发生地压活动，也属静压问 题，易于处理； (2) 300~800m称为中深井开采，在掘进或开采过程中， 可能发生轻度岩爆，如岩石弹射等现象； (3) 800~2000m为深井开采，在此深度内具有二类变形 特征的岩石会发生频繁的岩爆，影响作业安全； (4) 大于 2000m为超深井开采。
第四节
深井充填管道输送系统选择
近20年来，浆体管道输送的试验研究特别 是高浓度管道自流输送工艺技术，取得了长足 的进步和发展，管道输送技术已成为国内外矿 山企业充填的主要工艺。 在深井开采时主要选 择与应用的充填系统： （1）细砂管道自流输送系统、 （2）膏体泵送充填系统 （3）正在开发完善之中的膏体自流充填系统，
三、充填料的配比
充填料配合比的选择，应遵循以下几点基 本原则： (1)选择合理的充填材料 (2)满足输送工艺的要求 (3)充填成本最低 (4)配合比及制备工艺简单 (5)充填体强度必须满足采矿工艺的要求
四、化学外加剂的应用
混凝土外加剂在20世纪30年代由于解决了 道路的路面损坏问题，首先在美国得到了成功应 用，并在60年代得到较快发展。在混凝土中的 应用已十分广泛，如减水剂能够改善混凝土的流 动性，可以帮助配置高强度混凝土；速凝剂可以 将混凝土的凝结时间缩短至数秒之内，可用于配 置快硬混凝土；缓凝剂可将混凝土的凝结时间延 长至数小时，用于配制长距离输送混凝土；还有 早强剂、塑化剂、泵送剂、防水剂、抗冻剂、起 泡剂、阻锈剂、着色剂等。
第九章粉体的流体输送与贮存共37页文档
修正系数
K0.843lg
0.065
2. 器壁的影响 器壁效应因子
实际沉降速度 f w 自由沉降速度
经验公式
fw
1
dp D
2 .25
fw
1
dp D
1 . 5
3. 颗粒浓度的影响 干扰沉降－因颗粒浓度过大，在沉降过程中颗粒间相互影响。
干扰沉降速度： u0'' u0 n
9.2.2 颗粒的悬浮速度 以垂直管道内颗粒的悬浮速度进行计算。 对于气力输送和分级分选操作，颗粒群沉降时颗粒受到流
贯串整个料仓的漏斗流
有效流动通道卸空物料后 形成的穿孔和管道
横跨流动通道形成的料拱或斜桥
整体流料仓
质量流料仓壁面压力分布
r/R = 0.8～0.9
9.4.3 颗粒的偏析与拱桥效应
偏析－－粉体层的组成呈现不均质的现象。 原因：粒径、颗粒密度、颗粒形状、表面性状等的差异。
影响偏析的因素：颗粒粒度、颗粒密度、形状。弹性变形、安 息角、粘度等。
体阻力（直接作用）和干扰阻力（间接பைடு நூலகம்用）的作用。
颗粒群的干扰沉降速度 v0u01mv
9.2.3 颗粒的悬浮运动 一 、固定床
固定床－流体通过颗粒层或粉料层时，流体速度很小，粉 体层静止不动，流体从颗粒间的空隙通过。 二、流化床
流化床－粉体层开始悬浮运动。 这时（液）气－固系统具有类似液体的性质。
缺点： （1）动力消耗大，长途尤为明显； （2）需配置压缩空气系统； （3）不适宜输送粘性强的物料及粒径大于30mm的物料
9.3.2 气固混合体的基本性质
一、浓度 1. 质量浓度
m qms sqvs qma aqva
2. 体积浓度
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浆体与粒状物料输送水力学
浆体与粒状物料输送水力学是一个研究液固两相流动传输特性、输送规律和影响因素的学科。
在输送过程中，浆体和粒状物料的流动特性与常规流体不同，包括颗粒间的相互作用、非牛顿流体特性、颗粒结构变化等。
其中，浆体和粒状物料输送的复杂性主要表现在以下几个方面：
1. 浆体和粒状物料在输送过程中受到惯性和阻力的影响，尤其在管道弯曲和改变截面时，会产生液固两相分离和颗粒堆积的现象，称为“堵塞”现象。
2. 浆体和粒状物料的颗粒结构和分布对流动性能有很大的影响，如粒径、密度、形状等。
此外，与传统流体不同的是，它们往往呈现出非牛顿流体或凝胶状液体的性质，即具有剪切增稠或者剪切稀释的特性。
3. 浆体和粒状物料输送过程中的流动模式较为复杂，包括膜流、悬浮流、床层流等多种模式，并且这些模式之间的转换往往是随机的和不确定的。
以上这些特点使得浆体与粒状物料输送的水力学问题更具有挑战性，需要针对具体材料的性质和输送条件进行深入的研究和分析。