固體流態(tài)化課件

1、固體顆粒流態(tài)化 (Fluidization) 將大量固體顆粒懸浮在流體之中，從而使顆粒具有類似于流體的某些表觀特性，這種流固接觸狀態(tài)稱為固體流態(tài)化，又稱假液化 。1 . 流化床的基本概念假設(shè)床層是由均勻顆粒組成的流體自下而上地流過(guò)顆粒層則根據(jù)流速的不同，會(huì)出現(xiàn)三種不同的情況固定床階段流化床階段顆粒輸送階段流態(tài)化 (流化床)：顆粒在流體中懸浮或隨其一起流動(dòng)。強(qiáng)化顆粒與流體間的傳熱、傳質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)特性。2022/7/313流態(tài)化現(xiàn)象 LLf LLf L0 LLmf 流體 流體 流體 流體 流體流體 固定床起始流化膨脹床鼓泡床氣力輸送節(jié)涌2022/7/314不同階段固定床: 如果流體通過(guò)床層的表觀速

2、度較低，顆?？障吨辛黧w的實(shí)際流速小于顆粒的沉降速度，顆粒基本上靜止不動(dòng)，顆粒層為固定床。起始流態(tài)化：流體的流速達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，顆粒開(kāi)始浮動(dòng)。流速為起始流化速度，一般很小。膨脹床（散式流化床或均勻流化床）：膨脹均勻且波動(dòng)很小，粒子分布均勻。不同階段鼓泡床：氣速達(dá)到一定值時(shí)，才有氣泡。此時(shí)速度為起始鼓泡速度。節(jié)涌床：床高與床徑比大，氣泡在上升過(guò)程中可能聚并增大甚至達(dá)到占據(jù)整個(gè)床層，固體粒子一節(jié)節(jié)的往上柱塞式的推動(dòng)，直到達(dá)到某一位置崩落為止，這種現(xiàn)象稱為節(jié)涌。流化床和顆粒輸送階段實(shí)際的流化現(xiàn)象散式流化 液-固系統(tǒng)表觀流速達(dá)到某個(gè)臨界值 umf時(shí)（umf稱為起始流化速度）表面特征：顆粒搖擺，隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，

3、忽上忽下，忽左忽右實(shí)際的流化現(xiàn)象聚式流化氣-固系統(tǒng)當(dāng)表觀流速超過(guò)起始流化速度 umf而開(kāi)始流化表面特征：空穴，移動(dòng)和合并，破裂充分流態(tài)化的床層表現(xiàn)出類似于液體的性質(zhì)：a:密度比床層平均密度 m 小的物體可以浮在床面上b床面保持水平c服從流體靜力學(xué)，即高差為 L 的兩截面的壓差P =mgLd顆粒具有與液體類似的流動(dòng)性，可以從器壁的小孔噴出e聯(lián)通的流化床能自行調(diào)整床層上表面使之在同一水平面上不正常的流化現(xiàn)象騰涌(Slugging)：顆粒層被氣泡分成幾段并像活塞一樣被推動(dòng)上升，在頂部破裂后顆粒回落。騰涌時(shí)床層高度起伏很大，器壁被顆粒磨損加劇，引起設(shè)備震動(dòng)，損傷床內(nèi)構(gòu)件。溝流：大量氣體經(jīng)過(guò)局部截面通過(guò)

4、床層，其余部分仍為固定床而未流化(“死床”)。騰通與溝流都會(huì)使氣固兩相接觸不充分、不均勻、流化質(zhì)量不高，使傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)效率下降。 大高徑比床層大直徑床層改善聚式流化質(zhì)量的措施氣體分布板：高阻分布板 (10%pb，且0.35mmH2O) 可使氣體初始分布均勻，以抑制氣泡的生成和溝流的發(fā)生。多孔板風(fēng)帽管式內(nèi)部構(gòu)件：阻止氣泡合并或破碎大氣泡。寬分布粒度：寬分布粒度的細(xì)顆?？商岣叽矊拥木潭?。流化床床層高度及分離高度流化數(shù)散式流化具有空隙率隨流化數(shù)均勻變化的規(guī)律聚式流化乳化相的空隙率幾乎不變，床層膨脹主要由氣泡相的膨脹所引起。聚式流化床膨脹比是一個(gè)較難確定的參數(shù)。床層的流化狀態(tài)和流化質(zhì)量與流

5、化數(shù)有很大關(guān)系實(shí)際操作流速與臨界流化速度之比 u/umf膨脹比 R流化床的膨脹高度 L 與臨界流化高度之比流化床床層高度及分離高度分離高度 H 或 TDH（Transport Disengaging Height）：流化床膨脹高度以上顆?？梢砸揽恐亓Τ两祷芈涞母叨?。超過(guò)這一高度后顆粒將被帶出。TDH 的確定對(duì)流化床氣體出口位置的設(shè)計(jì)具有重要意義。 流態(tài)化催化裂化裝置： 原料油高溫氣化后與催化劑顆粒在提升管內(nèi)形成高速并流向上的稀相輸送，57秒即可完成原料油的催化裂解反應(yīng)。催化劑經(jīng)旋風(fēng)離器分離后由下行管進(jìn)入再生器，被從底部送入的空氣流化再生，停留時(shí)間約為712分鐘。 氣力輸送 (Pneumatic

6、 transport) 氣力輸送：在密閉的管道中借用氣體(最常用的是空氣)動(dòng)力使固體顆粒懸浮并進(jìn)行輸送。輸送對(duì)象：從微米量級(jí)的粉體到數(shù)毫米大小的顆粒。優(yōu)點(diǎn)：效率高；全密閉式的輸送既可保證產(chǎn)品質(zhì)量、又可避免粉體對(duì)環(huán)境的污染；容易實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)化和自動(dòng)化；可在輸送過(guò)程中同步進(jìn)行氣固兩相的物理和化學(xué)加工(顆粒干燥、表面包裹、氣固反應(yīng)等)。缺點(diǎn)：能耗高，設(shè)計(jì)和操作不當(dāng)易使顆粒過(guò)度碰撞而磨蝕、破碎，同時(shí)造成管道和設(shè)備的磨損。對(duì)含水量多、有粘附性或高速運(yùn)動(dòng)時(shí)易產(chǎn)生靜電的物料，不宜用氣力輸送，而以機(jī)械輸送為宜。 氣力輸送 (Pneumatic transport) 氣源顆粒進(jìn)料與加速段穩(wěn)定輸送段氣固分離裝置氣力輸送的