15.3. ПАКЕТЫ ШАРОВ
Схемы простых упорядоченных расположений шаров в пространстве могут быть различны (рис. 15.15). Во многих случаях применяются галеты из тел других форм (призмы, короткие цилиндры, кольца и т. п.). Закупленные слои таких тел мы будем называть пакетами или неподвижными слоями.
Пакет характеризуется геометрической формой составляющих его элементов, их характерными размерами, поверхностью и пористостью. Объемная пористость определяется формулой
(15.3.1)
где 
— плотность пакета (слоя, насыпки) и 
— плотность твердой компоненты (собственно тел, образующих пакет).
Рис. 15.15. Регулярные расположения шаров, поддерживающих друг друга, в пространстве: I — вид сверху; II — вид спереди
Пористость монодисперсного слоя шаров меняется от 0,476 при максимально рыхлой структуре до 0,259 при максимально плотной структуре. В первом приближении связь между пористостью слоя и числом мест контактов данного шара с соседними (координационное число 
) линейна:
(15.3.2)
Средняя расходная скорость течения сквозь слой определяется как
(15.3.3)
Здесь G — массовый расход газа (жидкости) через поперечное сечение слоя площадью 
; 
— плотность текущей среды.
Средняя максимальная расходная скорость течения определяется по минимальному проходному сечению слоя 
. Для монодисперсного слоя шаров
(15.3.4)
Для кубической структуры слоя 
; для тетраэдрической 
. Эквивалентный гидравлический диаметр слоя определяется формулой
(15.3.5)
где 
— удельная поверхность частиц. Для шара 
.
Многие расчетные формулы по сопротивлению и теплоотдаче в слоях частиц построены по эквивалентному диаметру и средней расходной скорости. Соответствующее выражение для градиента давления по толщине слоя имеет вид
(15.3.6)
Для монодисперсного слоя шаров
(15.3.7)
Коэффициент гидравлического сопротивления в последней формуле определяется эмпирическими зависимостями:
При ламинарном режиме течения в слое коэффициент теплоотдачи от сферических частиц к протекающей жидкости может быть определен по формуле Пфеффера:
На рис. 15.16 приведен ряд экспериментальных данных М. Э. Аэрова и О. М. Тодеса о зависимости 
в области чисел Рейнольдса частицы слоя от 0,2 до 1000. Эти опыты для различных областей изменения Re описываются зависимостями
(15.3.10)
Рис. 15.16. Результаты опытов по испарению элементов зернистого слоя из нафталина в газ
