)烧国实验室 第五章气固系统的流动 55-1颗粒的流动模型 ●表示气固系统流动特征的理想化的流动形态; ●划分各种模型的实质是反混机理和程度; ●标志颗粒逆向混合程度的定量参数为模型参数 可由停留时间分布求得模型参数 对具体过程:分析类型选择模型求得模型参 数预测过程进程与效果
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC 第五章 气固系统的流动 §5－1 颗粒的流动模型 ⚫ 表示气固系统流动特征的理想化的流动形态； ⚫ 划分各种模型的实质是反混机理和程度； ⚫ 标志颗粒逆向混合程度的定量参数为模型参数； ⚫ 可由停留时间分布求得模型参数； ⚫ 对具体过程：分析类型——选择模型——求得模型参 数——预测过程进程与效果
)烧国实验室 §5-1颗粒的流动模型 1、颗粒在容器中的停留时间 1)基本概念 活塞流:当物料连续稳定通过某一系统时,其停留时间的 理想情况为同一时间进入系统的各微元,沿平行路径以 相同恒定速度通过,各颗粒在系统内的停留时间均相等 活塞流动示意图
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC §5－1 颗粒的流动模型 1、颗粒在容器中的停留时间 1）基本概念 活塞流：当物料连续稳定通过某一系统时，其停留时间的 理想情况为同一时间进入系统的各微元，沿平行路径以 相同恒定速度通过，各颗粒在系统内的停留时间均相等 u l = 活塞流动示意图
)烧国实验室 1)基本概念 实际流动:层流、湍流、搅半、旋回,形成停留时间的分布 影响因素:设备的几何形状、结构和工艺操作条件 在一个稳定连续流动系统中,某一瞬间进入系统的颗粒,经 历不同的停留时间后依次自系统流出 (1)停留时间的概率密度—E(τ)函数 在同时进入稳定流动系统中的N个粒子中,在容器中停留时 间介于τ与τ+dτ间的颗粒数所占分率dNN (2)停留时间分布函数—F(τ)函数 流过系统的物料中停留时间小于的物料量的百分率 F(=E(dr
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC 1）基本概念 实际流动：层流、湍流、搅拌、旋回，形成停留时间的分布 影响因素：设备的几何形状、结构和工艺操作条件 在一个稳定连续流动系统中，某一瞬间进入系统的颗粒，经 历不同的停留时间后依次自系统流出 （1）停留时间的概率密度——E(τ）函数 在同时进入稳定流动系统中的N个粒子中，在容器中停留时 间介于τ与τ+dτ间的颗粒数所占分率dN/N (2) 停留时间分布函数—— F(τ）函数 流过系统的物料中停留时间小于τ的物料量的百分率 ( ) ( ) = 0 F E d
)烧国实验室 E(r)dr r了+dr τT+dr E曲线和F曲线 (a)E曲线;(b)F曲线
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC E曲线和F曲线 （a) E曲线；(b) F曲线
)烧国实验室 2)停留时间分布的测定 (1)脉冲示踪法 系统入口处快速混入少量(Q的示踪物体,在出口流体中检 测示踪物料的浓度变化(r) OE(dr=vdo)dr E 出口 反 产品 料流 应器 取样 c(r) y(Ms或kg/s)入口 脉冲法测停留时间流程
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC 2）停留时间分布的测定 （1）脉冲示踪法 系统入口处快速混入少量（Q)的示踪物体，在出口流体中检 测示踪物料的浓度变化c(τ） ( ) ( ) ( ) ( ) c Q v E QE d v c d = = 脉冲法测停留时间流程
)烧国实验室 2)停留时间分布的测定 (2)阶跃示踪法 在入口处按与物料一定比例c不断加入示踪物,在出口处取 样测出物料中示踪物浓度的变化c(r), F( CIT 所选示踪物料应具性质 不影响物料的流动状态,密度和直径与物料相近; 测定过程中不挥发、不沉淀、不起化学反应、不吸附在器壁上; 易于检测浓度
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC 2）停留时间分布的测定 （2）阶跃示踪法 在入口处按与物料一定比例c0 不断加入示踪物，在出口处取 样测出物料中示踪物浓度的变化c(τ）, ( ) ( ) 0 c c F = 所选示踪物料应具性质： • 不影响物料的流动状态，密度和直径与物料相近； • 测定过程中不挥发、不沉淀、不起化学反应、不吸附在器壁上； •易于检测浓度
)烧国实验室 3)各停留时间分布函数间的关系 e(dr=F() dF E 1.0 elat=F 0 [1-F(r)]i F()r=上b-F()4 F(r)dr 0 l-F()4r=(活塞流 0 F(r)dt与/1-F(x)/r关系
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC 3）各停留时间分布函数间的关系 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ( ) (活塞流） 1 1 0 0 0 0 v V F d F d F d E d F E d dF E d F V v V v − = = − = = = = F(τ）dτ与[1-F(τ）] dτ关系
)烧国实验室 4)E(x)的特征值 (1)数学期望x E(x=da=厂。m()=C-(= F 1.0 [1F(r)]dF( rdF(r) ∫F( F(r)dr 与F(r)的关系
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC 4）E(τ）的特征值 （1）数学期望τ τ与 F(τ）的关系 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) v V d dF F d d dF E d E d F F = = = = − = = = 0 1 0 0 0 0 1
)烧国实验室 (1)数学期望τ 在实际测定时,每隔一段时间取一次样,则E(T)为离散型 ∑E(z)△r_zE( ∑E(z)△zE(r) (2)方差σ2 体现停留时间分布的密度函数的离散程度 t-tfe(dt t'e(dr T ElraT-T E(odr CE()dr tEGAT -2 ∑E(z)△r
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC （1）数学期望 τ 在实际测定时，每隔一段时间取一次样，则E（τ）为离散型 ( ) ( ) ( ) ( ) E E E E = = （2）方差στ 2 体现停留时间分布的密度函数的离散程度 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 0 2 2 0 0 2 0 0 2 2 − = = − = − − = E E E d E d E d E d E d
)烧国实验室 若采用无因次时间作自变量 6 则平均停留时间 在0及τ处,停留时间分布函数相等,F(0)=F(τ) 停留时间分布密度函数E(0) d F (e) dF(G)dF(e d(Te E de de 0)d6
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC 若采用无因次时间作自变量 V v = = 则 平均停留时间 = =1 在θ及τ处，停留时间分布函数相等，Fθ（θ）=F(τ） 停留时间分布密度函数Eθ（θ） ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) E , d d d dF d dF d dF E = = = =