第5章的固體流態(tài)化

1、第五章顆粒的沉降和流態(tài)化5.4 固體流態(tài)化5.4.1 流態(tài)化的基本概念一、流態(tài)化現(xiàn)象 當(dāng)流體由下向上通過(guò)固體顆粒床層時(shí)，隨流速的增加，會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況 固定床階段流化床階段稀相輸送床階段氣速增加 表觀速度（即空塔速度），空隙率，表觀速度（即空塔速度），空隙率，固定床階段固定床階段表觀速度（即空塔速度）表觀速度（即空塔速度）最大表觀速度最大表觀速度 tuumax流化床階段流化床階段實(shí)際流速實(shí)際流速u1與表觀流速與表觀流速u有以下關(guān)系有以下關(guān)系 uu 1在流化床階段，隨氣體流量增大，表觀氣速增大，床層上表在流化床階段，隨氣體流量增大，表觀氣速增大，床層上表面升高，使空隙率增大，但實(shí)際流速不變，恒

2、等于顆粒的沉面升高，使空隙率增大，但實(shí)際流速不變，恒等于顆粒的沉降速度。降速度。當(dāng)表觀速度大于最大表觀速度時(shí)，氣體通過(guò)顆?？障兜膶?shí)當(dāng)表觀速度大于最大表觀速度時(shí)，氣體通過(guò)顆?？障兜膶?shí)際流速大于顆粒的沉降速度，就形成了流化床際流速大于顆粒的沉降速度，就形成了流化床 如果表觀速度超過(guò)顆粒的沉降速度，則顆粒獲得上升速度而被氣體帶走，形成輸送床。不同流速時(shí)床層的變化一、流態(tài)化現(xiàn)象流化床存在的基礎(chǔ)是大量顆粒的群居。二、兩種不同流化形式散式流化 散式流化亦稱均勻流化。其特點(diǎn)是固體顆粒均勻地分散在流化介質(zhì)中。隨流速增大，顆粒間的距離均勻增大，床層逐漸膨脹而沒有氣泡產(chǎn)生，并保持穩(wěn)定的上界面。通常，兩相密度差小的

3、系統(tǒng)趨向于散式流化。大多數(shù)液固流化呈現(xiàn)“散式流化”。 散式流化聚式流化 床層內(nèi)分為兩相，一相是空隙小而固體濃度大的氣固均勻混合物構(gòu)成的連續(xù)相，稱為乳化相；另一相則是夾帶有少量固體顆粒而以氣泡形式通過(guò)床層的不連續(xù)相，稱為氣泡相。對(duì)于密度差較大的氣固流化系統(tǒng)，一般趨向于形成聚式流化。 聚式流化二、兩種不同流化形式三、流化床的主要特點(diǎn)具有液體的某些性質(zhì)系統(tǒng)顆?；旌途鶆?，溫度、濃度分布均勻強(qiáng)化了顆粒與流體間的傳熱、傳質(zhì) 易于連續(xù)自動(dòng)操作 顆粒易磨損反混，顆粒在床層內(nèi)的停留時(shí)間不均 三、流化床的主要特點(diǎn)5.4.2 流化床的流體力學(xué)特性一、流化床的壓降1. 理想流化床 理想情況下p-u關(guān)系曲線2. 實(shí)際流

4、化床 氣體流化床實(shí)際p-u關(guān)系曲線一、流化床的壓降二、流化床的不正?，F(xiàn)象1.騰涌現(xiàn)象騰涌發(fā)生后p-u關(guān)系曲線2. 溝流現(xiàn)象溝流發(fā)生后p-u關(guān)系曲線二、流化床的不正?，F(xiàn)象三、流化床的操作范圍 流化床的操作范圍應(yīng)在臨界流化速度和帶出速度之間。 1臨界流化速度umf 實(shí)驗(yàn)測(cè)定：實(shí)驗(yàn)裝置如右圖三、流化床的操作范圍可得到曲線 臨界流化速度三、流化床的操作范圍經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算：對(duì)于小顆粒 2()1650psmfdgu2帶出速度 當(dāng)流化床內(nèi)氣速達(dá)到顆粒的沉降速度時(shí)，大量顆粒會(huì)被流體帶出器外，因此，顆粒帶出速度即顆粒的沉降速度。三、流化床的操作范圍3流化床的操作范圍與流化數(shù) 帶出速度與臨界流化速度的比值反映了流

5、化床的可操作范圍。 對(duì)均勻細(xì)顆粒 /91.7tmfuu對(duì)大顆粒 /8.62tmfuu流化床實(shí)際操作速度與臨界流化速度的比值稱為流化數(shù)。 三、流化床的操作范圍一、概述 當(dāng)氣速大于顆粒的帶出速度時(shí)，顆粒會(huì)被氣流帶出，并隨氣體一起流動(dòng)，形成稀相輸送床，利用這種方式來(lái)輸送固體顆粒的方法稱為氣力輸送（當(dāng)輸送介質(zhì)為液體時(shí)稱為水力輸送）。氣力輸送輸送介質(zhì) 通常是空氣，對(duì)易燃易爆粉料，可采用惰性氣體，如氮?dú)獾取?.4.4 氣力輸送簡(jiǎn)介（1）可長(zhǎng)距離連續(xù)輸送，自動(dòng)化操作，生產(chǎn)效率高。（2）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，占地面積小，使用、維修方便。（3）輸送系統(tǒng)密閉，避免了物料的飛揚(yáng)、受潮、受污染，改善了勞動(dòng)條件。（4）可

6、在運(yùn)輸過(guò)程中（或輸送終端同時(shí)進(jìn)行粉碎、分級(jí)、加熱、冷卻以及干燥等操作。氣力輸送的優(yōu)點(diǎn)一、概述混合比R（或固氣比）sGRG單位質(zhì)量氣體所輸送的固體質(zhì)量，即 混合比在25以下（通常R=0.15）的氣力輸送稱為稀相輸送?；旌媳却笥?5的氣力輸送稱為密相輸送。 一、概述二、稀相輸送（1）吸引式（2）壓送式 1. 稀相輸送的分類 2. 稀相輸送的流動(dòng)特性 （1）水平管內(nèi)輸送（2）垂直管中的輸送 （3）傾斜管中輸送 三、密相輸送 密相輸送的特點(diǎn)是低風(fēng)量高固氣比，物料在管內(nèi)呈流態(tài)化或柱塞狀運(yùn)動(dòng)。此類裝置的輸送能力大，輸送距離可長(zhǎng)達(dá)1001000m，尾部所需的氣固分離設(shè)備簡(jiǎn)單。由于物料或多或少呈集團(tuán)狀低速運(yùn)動(dòng)，物料的破碎及管道磨損較輕，但操作較困難。目前密相輸送多用于水