实验气固流化床反应器流化特性测定
![实验气固流化床反应器流化特性测定](https://img.360docs.net/img5b/1aoj371arue0ik8rnw62enyqgrxbmipf-b1.webp)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
B
o l
实验四 气固流化床反应器的流化特性测定
一、实验目的
1. 观察了解气固流化床反应器中不同气速下固体粒子的流化状况,建立起对流态化过
程的感性认识。
2. 了解和掌握临界流化速度 U mf 和起始鼓泡速度 U mb 的测量原理、方法和步骤,明确
细粒子流化床的基本特性。
3. 通过对 U mf 和 U mb 的测定,进一步理解两相理论以及临界流化速度与起始鼓泡速度
的区别。
二、实验原理
△
1.在气固流化床反应器中,气体通过床层的压力降 P 与空床速度 U 0 之间的关系能够 很好地描述床层的流化过程。
如图 1 所示:气体自下向上流过床层。当气速很小时,气体通过床层的压力降 △P 与空
床速度 U 0 在对数坐标图上呈直线关系(图 1 中的 AB 段);当气速逐渐增大到 △P 大致等于 单位面积的重量时, △P 达到一极值(图 1 中 P 点);流速继续增大时,
△
P 略有降低;此
后床层压力降 △P 基本不随流速而变。此时将流速慢慢降低,开始时与前一样
△
P 基本不变, 直到 D 点以后, △P 则随流速的降低而降低,不再出现 △P 的极大值,最后,固体粒子又互
相接触,而成静止的固定床。
2.在一正常速度下,处于正常流化的流化床,如果突然关闭气源,则由于床层中有气
泡存在,以气泡形式存在的气体首先迅速逸出床层,床层高度迅速下降;而后是浓相中的气
体逸出,床层等速下降;最后是粒子的重量将粒子间的部分气体挤出,床层高度变化很小。
由此可得其床层高度随时间变化的崩溃曲线(如图 2 所示)。因此,可以设想,如果床层中
△P
g
A
P
log U
图 1 △P ~ U 关系
1 / 4
D
H T
H
D
H
D
300
290
280
270
260
123456t(sec)
图2H T~t关系
没有气泡,则床层一开始就随时间等速下降,所以,将上述崩溃曲线中的等速部分外推到t=0
处时的床层高度,即为浓相床层的高度H
。这样,只要重复上述过程,多做几条崩溃曲线,
D
总可以找到一条曲线,这条曲线正好无气泡逸出段,开始就是等速下降的起点。与此相应的
气速即为起始鼓泡速度U mb。
根据△P的情况,还可以了解床内的动态,如沟流和节涌等等。
三、实验装置与流程
如图3所示:本实验所用的流化床为100×4mm的有机玻璃制成的。床体上装有扩大管和过滤装置,以回收稀相段的微细粒子。气体分布板为多孔筛板,开孔率为1%。
图3实验装置
2/4
四、实验步骤
1、熟悉实验流程,并检查各设备是否完好,使之处于准备运转状态。
2、先打开空气压缩机,慢慢将空气送入细粒子流化床中,逐次改变气体流量(由小到大),
记下相应流速下床层压降△P,并记入表1中(注意观察流化床中粒子由固定床阶段→均匀散式流化床阶段→鼓泡流化状态的变化情况)。再逐渐减小气量,记录不同气速下的△P,观察两者有何不同。
3、然后,先调好一个流量,待床层达到稳定流化的情况下,突然关闭气源,记录从切断气
源的瞬间开始床层高度随时间的下降关系(记录表2)。
4、再改变流量,重复上面步骤3,连续做几次,将数据记录表2中,在坐标纸上作H
T
~t 图,便可得床层高度H T随时间变化的关系曲线,再从图中曲线组得到鼓泡流化速度。
五、数据记录与处理
(1)实验数据记录:
表1
G(L/hr)u
o
(m/sec)△P(G由小到大)
169 398 543 642 929 1059 1565 1903 2419 2684 3016 3315 3617 3921 4552 5052 5218 5360 53787.13E-03
1.68E-02
2.29E-02
2.71E-02
3.92E-02
4.47E-02
6.60E-02
8.03E-02
1.02E-01
1.13E-01
1.27E-01
1.40E-01
1.53E-01
1.65E-01
1.92E-01
2.13E-01
2.20E-01
2.26E-01
2.27E-01
7.40E+01
1.16E+02
1.30E+02
1.48E+02
1.85E+02
2.07E+02
2.68E+02
3.19E+02
4.08E+02
4.51E+02
5.04E+02
5.91E+02
6.43E+02
6.90E+02
7.40E+02
7.87E+02
7.45E+02
7.42E+02
7.39E+02
(2)实验数据处理:
作log△P~logu o图,并从图中求出临界流化速度u mf。
3/4
g o
△P~U关系
800
700
600
P D
500
400
B
△P l 300
200
A
100
0.010.1
log U
U mf=0.220(m/sec)
六、思考与讨论
1.log△P~logG图中上行与下行之临界点所反映出的床层动态。
答:logΔP~logG图。可以观察到,临界点前,通过床层的流体流量较小,颗粒受到的升力(浮力与曳力之和)小于颗粒自身重力,颗粒在床层内静止不动。流体与颗粒之间的空隙通过。床层不发生鼓泡,此时床层称为固定床。由于气速小于临界流化速度U随着气度的增加,颗粒受到的曳力也随着增大。达到临界点时,床层开始鼓泡。若颗粒受到的升力恰好等于自身重力时,颗粒受力处于平衡状态,这种现象被称为固体的流态化。随气速的继续增加,鼓泡变得剧烈,床层中流体的实际流速将维持不变而颗粒依然处于合力平衡状态,床层依然属于流化床。
2.起始流化速度测定中应注意哪些问题,为什么难以测得?
答:系统的起始流化速度即鼓泡速度,实际实验中,流化床存在沟流现象以及壁效应,因而测定起始流化速度时,存在一定误差。实验所用的测量仪器也存在一定误差。开始时,气速增加幅度可以稍微大些,到一定值时,气速增加幅度应变小,以便临界流化速度区域的数据可以尽量多点,以便更好的描述流化速度。系统的稳定性也不好,所以测量难以进行。
4/4