流态化原理

流态化基本原理
流化态现象
三种情况
• 固定床阶 段 • 流化床阶 段 • 颗粒输送 阶段
两种形式
• 散式流化 • 聚式流化
流化床特征
• 理想状态 • 实际状态
两种不正常现象
• 腾涌 • 沟流
流态化

流态化一般指固体流态化，简称流化，它是利用流动流体的 作用，将固体颗粒群悬浮起来，从而使固体颗粒具有某些流 体表观特征，利用这种流体与固体间的接触方式实现生产过 程的操作，称为流态化技术，属于粉体工程的研究范畴。
特征：是气体通过床层时形成短路，如图
所示。
产生原因：主要与颗粒特性和气体分布板
的结构有关。比如：颗粒的粒度很细（粒 径小于40μm）、密度大且气速很低时；潮 湿的物料和易于粘结的物料；气体分布板 设计不好，布气不均，如孔太少或各个风 帽阻力大小差别较大。 影响:沟流现象发生时，大部分气体没有与 固体颗粒很好接触就通过了床层，这在催 化反应时会引起催化反应的转化率降低。 由于部分颗粒没有流化或流化不好，造成 床层温度不均匀，从而引起催化剂的烧结， 降低催化剂的寿命和效率。 处理方法：应对物料预先进行干燥并适当 加大气速，另外分布板的合理设计也是十 分重要的。还应注意风帽的制造、加工和 安装，以免通过风帽的流体阻力相差过大 而造成布气不均。
特性 • 两相密度差小的 系统趋向散式流 化，大部分液固流化属于散式 流化 • 气-固流化系统 多属于聚式流化
流态化技术的应用
流态化技术在强化某些单元操作和反 应过程以及开发新工艺方面，起着重 要作用，广泛应用于化学、石油、冶 金、原子能等工业的焙烧、干燥、吸 附、气化、催化反应和催化裂化等许 多过程中。
（Leabharlann Baidu）图所示的贯穿沟流和（b）图所示的局部沟流。
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固定床阶段
• u<ut • 颗粒基本静止不动
• 当流体速度增大到一定程度后，颗粒松动、 调整，床层膨胀，处于起始或临界流化态。 如果流体的流升高到使全部颗粒刚好悬浮 于向上流动的流体中而能做随机运动，此 时流体与颗粒之间的摩擦阻力恰好与其净 重力相平衡。此后，床层高度L将随流速 提高而升高，这种床层成为流化床。
流化床阶段
颗粒输送阶段
• u>ut
散式流化 • 流化床内固体颗 粒均匀分布在流 动流体中，并在 各个方向上作随 机运动，床层中 各部分密度几乎 相等，床层上界 面平稳而清晰， 这种现象被称为 散式流化。
聚式流化 • 聚式流化也称鼓 泡流化，是床层 中出现组成不同 的两个相，即含 固体颗粒甚少的 不连续气泡相， 以及含固体颗粒 较多、分布较均 匀的连续乳化相， 乳化相内的液固 运动状况和空隙 率接近初始流化 状态