Общие вопросы прикладной гидромеханики

Движение жидкости через неподвижные, пористые и зернистые слои

Многие гидромеханические процессы связаны с движением капельных жидкостей или газов через неподвижные слои твердых материалов, состоящих из отдельных элементов.

К основным характеристикам такого движения относятся:
• гидравлическое сопротивление слоя Δр_сл которое можно рассчитать по уравнению, сходному с выражением (1.13),
(1.14)
где l_к — длина каналов в слое; w — средняя (истинная) скорость потока в канале; d_экв - эквивалентный диаметр каналов; λ = f(Re_сл) — коэффициент гидравлического сопротивления слоя;
• порозностъ, или объемная доля пор в слое,

где V — объем пористого слоя; V_TB — объем твердой фазы в слое;
• истинная и фиктивная скорости — для удобства расчета в уравнении (1.14) часто используется не w (истинная скорость в каналах слоя), a w_ф - фиктивная скорость потока, отнесенная к сечению аппарата, в котором размещен слой.
Связь между средней и фиктивной скоростью определяется уравнением неразрывности

где f_к, f — сечения каналов и аппарата, соотношение между которыми легко определить как

Откуда

где Н - высота зернистого слоя;
• эквивалентный диаметр каналов в зернистом слое

где — удельная поверхность частиц в слое, величину которой для слоя с частицами одинакового размера можно рассчитать по зависимости

Где - фактор формы, представляющий отношение поверхности шарообразной частицы , имеющей тот же объем, что и рассматриваемая частица с поверхностью f; d - диаметр частиц в слое;
• длина каналов с учетом коэффициента извилистости каналов k может быть записана как

где Н — высота зернистого слоя.
При подстановке зависимостей (1.15) — (1.18) в уравнение (1.14) получим

Одновременно коэффициент гидравлического сопротивления может быть рассчитан для всех режимов течения по эмпирической зависимости