正航儀器介紹整理氣流干燥的基本原理

1顆粒在氣流干燥管中的運動

1.1單一顆粒在加速運動段的基本方程

單一顆粒在加速運動時，受到以下幾種力的作用（見圖 2—2)。

圖2-2  顆粒在氣流中的受力圖

(a)上升氣流對顆粒的作用力Fs，稱為曳力，在數值上等于顆粒對上升氣流的阻力，但方向相反。

  表2—1 ξ與Re的關系

式中，Fs為上升氣流對顆粒的曳力，N；ξ為顆粒與氣流的阻力系數，是Re的函數，其關系見表2—1；ρg為氣體密度，kg/m3 ；Ap 為顆粒垂直于氣流方向的截面積，對于球形顆粒，（m2 ）；ug為氣速，m/s；um為顆粒上升速度，m/s；dp為顆粒直徑，m；g為重力加速度，m/s2。

    (b)顆粒的重力Fg ＝Vρmg 　　　　　　　  　　 　　(2—3)

式中, Fg為顆粒重力，對于球形Fg 為，N； V為顆粒體積，對于球形，m3 ；ρm為顆粒重度，kg/m3。

     (c)氣流對顆粒的浮力Fb =Vρgg                    (2—4)

式中，Fb 為氣流對顆粒的浮力，N。

如此，顆粒所受的合力為            (2－5)

                         ＝＋Vρgg－Vρmg

                         ＝＋V(ρg－ρm)g

一般ρm>>ρg，可以認為ρm－ρg≈ρm，于是

　　　　　　　　　　　　Fm＝－Vρmg

顆粒加速度為

                              (2－6)

對于球形顆粒，, 代入上式，得

                               (2－7)

為便于上式積分，令ur＝ug-um，dum＝－dur，代入上式并化簡。可得下列圓球形顆粒在氣流干燥管中運動的基本方程式

       　　　　　   　 　（2－8）

式中, ρm為顆粒密度,Kg/m3；ρg為氣體密度,kg/m3；ur為空氣和顆粒相對速度,m/s；μg為氣體粘度,Pa·s；dp為顆粒直徑,m。

 2.1.2 單一顆粒在等速運動段的基本方程

當顆粒作等速運動時,重力Fg,浮力Fb、曳力Fs之和相等。

       Fg = Fb + Fs                                 （2－9）

由于ρm>>ρg, 浮力Fb可以忽略，于是

      ＝　　　　　　　　　　　  　（2－10）

                                      （2－11）

     式中, ut為顆粒沉降速度,m/s；dp為顆粒直徑,m。