流化床的基本原理优秀PPT
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二、悬浮颗粒的阻力系数
三、Reh气-固两相接触操作图
1、颗粒的阻力与颗粒的有效重力比值范围示意图 m<1,固定床/移动床 m=1,流化床 m>1,气流床/气力输送
2、Reh气固两相操作图
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回顾与总结
1. 固定床
流速较低时,颗粒静止不动,流体只在颗粒之间的缝隙中通过 料层高度不变 实际流速线形增长 通风阻力随风速的平方关系增大
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理想流化床的特点:
1、有明显的临界流态化点和临 界流态化速度; 2、流态化床层的压降为一常数
3、有平稳的流态化界面; 4、流态化床层的空隙率在任何流速下Baidu Nhomakorabea都具有一个代表 性的均匀值,不因床层内的位置而变化。
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实际流化床的特点:
请同学们总结出实际流化床的特点???? 临界流态化速度
固定床与流化床分界点所对应的流体表观流速。
流化床的基本原理
将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中,从而使颗粒具有 类似于流体的某些表观特性,这种流固接触的状态称为固体流 态化。这种床层称为流化床。 反应器、焙烧炉、干燥器等
为什么颗粒能够悬浮于流体中呢?这要从颗粒的沉降速度、 流体的运动速度分析起。
重力场中,颗粒处于流体介质中,颗粒与介质之间的相对速
up u1 ut
颗粒空隙中流体的实际流速u1 。颗粒的绝对 运动速度 up ,床层表观流速u ,即空床流速。 其关系:
考察单位床层截面上流体的体积流量:
空隙率即等于横截面上空隙面积的分率。
qv 1 u u1
u
qV
D2
4
u
u1
u1
ut
流体
2
(1)固定床阶段
up u1 ut
颗粒的直径一定,在流体介质中的沉降速度ut 一定。
输送阶段。此时的流体表观速度u称
为带出速度。在带出状态下床截面上
的空隙率即认为是1.0 ,此时u=u1 。 显然,带出速度u数值上等于ut 。据 此原理,可以实现固体颗粒的气力输
送或液力输送。
流化床的操作范围: umf~ut
流体
很显然,如果将流体的流量(流速)逐渐减小,则将由流化床 转化为固定床。
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化床 。 注意:u
因此,在流化床的范围内,每一个表观气速u对应一个空隙率,
表观气速越大,空隙率也越大。只要颗粒悬浮状态,表明流体
通过空隙时的实际速度u1不变,始终为颗粒的ut 。
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(2)流化床
需要特别指出的是,流化床原则上应有一个明 显的上界面。在此界面之下的颗粒,u1=ut 。
假设某个悬浮的颗粒由于某种原因离开了床层 而进入界面以上的空间,在该空间中(ε=1.0) 该颗粒的表观速度u即为其真实速度u1
u=u1<ut 故颗粒必然回落到界面上。
由此可见,流化床存在的基础是大量颗粒的群 居。群居的大量颗粒可以通过床层的膨胀以调 整空隙率,从而能够在一个相当宽的表观速度 范围内悬浮于流体之中。这就是流化床之可能 存在的物理基础。
流体
7
(3)颗粒输送阶段
如果流体(气体)流量继续增加,始
终出现u1>ut的关系,始终up>0 , 则颗粒被带出床外,此时,称为颗粒
u1
u u 1,max
max f ixe d be d
u1,max ut
up 0
ut
umax u1,max ut
umax为维持固定床状态的最大表观 气速。
起始流化速度:umf=umax
如果是均一的颗粒,其ut 可以计算出
umf ut fixedbed
u
4
(2)流化床
u1
起始流化速度:umf=umax 此时 u1=ut
5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5
流态化的基本特征 最小流态化速度 最小鼓泡速度 流态化气泡特征 Geldart颗粒分类
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5.3.1 流态化的基本特征
1、 床层物料具有很高的颗粒表面积 2、床层内有大量的不同尺寸的气泡 3、颗粒损失大 4、容易实现连续控制
流态化曲线——床层孔隙率(或床层高度)、压降与流体表观流 速的关系曲线。
2. 流化床
颗粒不再由布风板所支持,而全部由流体的摩擦力所承托。此时, 对于单个颗粒来讲,可在床层中自由运动;就整个床层而言,具有 了许多类似流体的性质—流态化。此时:
料层膨胀,床高增加 颗粒间实际空气流速保持不变
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料层阻力变化不大,由托起的颗粒质量决定
5.3 流态化特征与Geldart颗粒分类
如为均匀颗粒,其ut 已知 umf ut fixedbed
ut
当流体的空床流速u>umf时,则出现u1>ut ,即up>0 ,则颗粒向 上运动。同时引起床层空隙率的改变(增加)。床内的颗粒将
“浮起” ,颗粒层将“膨胀”,床内空隙率ε增大。
u
u1
u 5
(2)流化床
u
u1
又可能出现u1 ut
如果流体介质静止或者上升流速u1 , u1<ut
up 0,即颗粒绝对速度方向向下,沉落而堆积在一起。
随着上升流体流量的增大,u1增大,当达到u1=ut时,颗粒的表观 速度up=0 。 当u1 稍微大于ut时,颗粒便会上升,发生由固定床 向流化床的转化。
3
保持固定床状态的最大空床气速 umax 床层形态由固定床向流化床转换的临界条件:
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流体通过流化床的阻力
流体通过颗粒床层的阻力与流体表观流速(空床流速)之间的关系 可由实验测得。
图是以空气通过砂粒堆积的床层测得的床层阻力与空床气速之间 的关系。由图可见,最初流体速度较小时,床层内固体颗粒静止不 动,属固定床阶段,在此阶段,床层阻力与流体速度间的关系符合 欧根方程;当流体速度达到最小流化速度后,床层处于流化床阶段, 在此阶段,床层阻力基本上保持恒定。
up u1 ut 0
出现暂时的颗粒回落现象,又出现床层空隙率减小。
随着流体流量的增加 和 空隙率的减小,又出现 u1 ut
u
u1
颗粒再次上升,床层又膨胀,空隙率再次增 大。当床层膨胀到一定程度,空隙率稳定在 某一数值上,空隙中流体的流速u1 稳定于颗 粒的ut 时,颗粒悬浮于流体中,便形成了流
度ut (设是层流状态,并规定重力的方向为正。)
ut
dp2
p 18
g
与流体介质运动与否没有关系。
如果流体介质静止,则颗粒垂直向下的运动速度就是 ut 。
1
如果颗粒邻近的流体介质以方向向上的流速 u1 运动起来, 则颗粒的绝对速度(表观速度)(以固定点为参照点)up (规 定向上的方向为正)为