第5章的固体流态化.ppt

1、第五章颗粒的沉降和流态化,5.4 固体流态化5.4.1 流态化的基本概念,一、流态化现象,当流体由下向上通过固体颗粒床层时，随流速的增加，会出现以下几种情况,固定床阶段流化床阶段稀相输送床阶段,气速增加,表观速度（即空塔速度），空隙率，,固定床阶段,表观速度（即空塔速度）,最大表观速度,流化床阶段,实际流速u1与表观流速u有以下关系,在流化床阶段，随气体流量增大，表观气速增大，床层上表面升高，使空隙率增大，但实际流速不变，恒等于颗粒的沉降速度。,当表观速度大于最大表观速度时，气体通过颗粒空隙的实际流速大于颗粒的沉降速度，就形成了流化床,如果表观速度超过颗粒的沉降速度，则颗粒获得上升速度而被气体

2、带走，形成输送床。,不同流速时床层的变化,一、流态化现象,流化床存在的基础是大量颗粒的群居。,二、两种不同流化形式,散式流化,散式流化亦称均匀流化。其特点是固体颗粒均匀地分散在流化介质中。随流速增大，颗粒间的距离均匀增大，床层逐渐膨胀而没有气泡产生，并保持稳定的上界面。通常，两相密度差小的系统趋向于散式流化。大多数液固流化呈现“散式流化”。,散式流化,聚式流化,床层内分为两相，一相是空隙小而固体浓度大的气固均匀混合物构成的连续相，称为乳化相；另一相则是夹带有少量固体颗粒而以气泡形式通过床层的不连续相，称为气泡相。对于密度差较大的气固流化系统，一般趋向于形成聚式流化。,聚式流化,二、两种不同流化

3、形式,三、流化床的主要特点,具有液体的某些性质,系统颗粒混和均匀，温度、浓度分布均匀强化了颗粒与流体间的传热、传质 易于连续自动操作 颗粒易磨损反混，颗粒在床层内的停留时间不均,三、流化床的主要特点,5.4.2 流化床的流体力学特性,一、流化床的压降,1. 理想流化床,理想情况下p-u关系曲线,2. 实际流化床,气体流化床实际p-u关系曲线,一、流化床的压降,二、流化床的不正常现象,腾涌现象,腾涌发生后p-u关系曲线,2. 沟流现象,沟流发生后p-u关系曲线,二、流化床的不正常现象,三、流化床的操作范围,流化床的操作范围应在临界流化速度和带出速度之间。,1临界流化速度umf,实验测定：实验装置

4、如右图,三、流化床的操作范围,可得到曲线,临界流化速度,三、流化床的操作范围,经验关联式计算：,对于小颗粒,2带出速度 当流化床内气速达到颗粒的沉降速度时，大量颗粒会被流体带出器外，因此，颗粒带出速度即颗粒的沉降速度。,三、流化床的操作范围,3流化床的操作范围与流化数 带出速度与临界流化速度的比值反映了流化床的可操作范围。,对均匀细颗粒,对大颗粒,流化床实际操作速度与临界流化速度的比值称为流化数。,三、流化床的操作范围,一、概述,当气速大于颗粒的带出速度时，颗粒会被气流带出，并随气体一起流动，形成稀相输送床，利用这种方式来输送固体颗粒的方法称为气力输送（当输送介质为液体时称为水力输送）。,气力

5、输送,输送介质,通常是空气，对易燃易爆粉料，可采用惰性气体，如氮气等。,5.4.4 气力输送简介,（1）可长距离连续输送，自动化操作，生产效率高。（2）设备结构简单、紧凑，占地面积小，使用、维修方便。（3）输送系统密闭，避免了物料的飞扬、受潮、受污染，改善了劳动条件。（4）可在运输过程中（或输送终端同时进行粉碎、分级、加热、冷却以及干燥等操作。,气力输送的优点,一、概述,混合比R（或固气比）,单位质量气体所输送的固体质量，即,混合比在25以下（通常R=0.15）的气力输送称为稀相输送。混合比大于25的气力输送称为密相输送。,一、概述,二、稀相输送,（1）吸引式（2）压送式,1. 稀相输送的分类,2. 稀相输送的流动特性,（1）水平管内输送（2）垂直管中的输送 （3）倾斜管中输送,三、密相输送,密相输送的特点是低风量高固气比，物料在管内呈流态化或柱塞状运动。此类装置的输送能力大，输送距离可长达1001000m，尾部所需的气固分离设备简单。由于物料或多或少呈集团状低速运动，物料的破碎及管道磨损较轻，但操作较困难。目前密相输送多用于水泥、塑料粉、纯碱、催化剂等粉料物料的输送。,脉冲式密相输送,三、密相输送,练 习 题 目,思考题,1. 理想流化床和实际流化床的差别主要是什么？ 2. 流体与固体颗粒之间的相对运动可分为几种情况。,