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多孔介質(zhì)的概念及特征

2014-08-21

多孔介質(zhì)
含有大量孔隙的固體稱為多孔固體,孔隙空間中充滿單相或多相流體。
當(dāng)關(guān)心的重點(diǎn)為固體中的流體行為時(shí)稱多孔固體為多孔介質(zhì)。
主要物理特征
多孔介質(zhì)的固體骨架可以是連續(xù)相
  (固結(jié))也可是非連續(xù)相(非固結(jié))
孔隙空間通常相互連通的連續(xù)相
   (細(xì)胞組織可能例外)。
食品與農(nóng)產(chǎn)品干燥涉及到的物料
    通常為毛細(xì)多孔介質(zhì)(r≤10-5m)

多孔介質(zhì)的表征

 

孔隙率
多孔介質(zhì)孔隙空間體積占總體積的比由孔隙率表征:


其中, —孔隙率;    —空隙體積;  —介質(zhì)總體積。
孔隙迂曲度
表征多孔介質(zhì)孔隙彎曲程度的的參數(shù)是迂曲度,定義為:


式中:ξ為迂曲度,L為孔隙兩端直線長(zhǎng)度,LD為真實(shí)長(zhǎng)度,即流體穿過(guò)孔隙所走的路程。

比表面積
固體骨架總表面積與多孔介質(zhì)總體積的比由比表面積表征:


其中, —比表面積; —固體骨架總表面積; —介質(zhì)總體積。
孔隙大小及其分布
孔隙大小及其分布是等效值,通常需通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得,如可通過(guò)非潤(rùn)濕性流體注入多孔介質(zhì)的方法測(cè)得:


式中:σ為流體表面張力,θ為接觸角,pc流體進(jìn)入孔隙所需壓力。

飽和度
多孔介質(zhì)孔隙空間不一定被某種流體*占據(jù),表示某種流體所占孔隙空間比例的量稱為這種流體的飽和度:


式中:sl—流體l的飽和度,Vl—流體體積;Vv—多孔介質(zhì)孔隙空間體積。

多孔介質(zhì)滲透率
流體通過(guò)多孔介質(zhì)的難以程度可以用“滲透率”來(lái)加以表征。滲透率由達(dá)西定律定義:


式中:k—多孔介質(zhì)的滲透率,u—達(dá)西速度(截面上的流體平均速度);μ—流體的動(dòng)力粘度;p—流體的壓強(qiáng)。

滲透率是流體飽和度的函數(shù),流體飽和時(shí)的滲透率稱為飽和滲透率。

 

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