13-5固体流态化
固体流态化技术
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 。
2015-6-3 7
（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。
2015-6-3
10
5.4.3 流化床的主要特性----恒定的总压降 流化床的横截面积A ,床层高度L ，床 内所有颗粒的质量m ，颗粒的密度ρp 流体的密度ρ，截面1的压强P1 ，截面 2的压强P2 。 方向向上的力之和=方向向下的力之和
P2
L
P1 A
总床层 高度上 的压降
m
p
g P2 A mg
P1
流体
mg m 1 P1 P2 g A p A
如果忽略 P P mg 1 2 浮力 A
2015-6-3
特别注意：总床层高度上的压降近似等于单位 截面床内固体颗粒的重量，与流体速度无关， 是定值。但是，单位床层高度上的压降随着流 体速度增加而减小。 11
注意：在流化床的范围内，随着气体速度的增加，床层高度L逐 渐增加，尽管总床的压降基本不变。但是，单位床层高度上的 压降是变化（减小）的。 pf,L1 L1 mL1 例5－4床层固存量的近似估计 mL g 在某一各处均匀状态的流化床中，pf,L
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。
流态化一章
§1.2 流态化的状态 及其它流态化形式
一、流态化状态与判别准则
聚式流态化aggregative fluidization
散式流态化dispersed fluidization 1．聚式流态化（不均匀流化床，气体流化床）水-铅
气泡相bubble phase：就是内部几乎没有固体颗粒，仅在其边壁或 外表面 有固体颗粒环绕的运动空间
六、气-固流化床的一般性评价
1．良好的床层均温性
上下或左右方向的温度梯度均在10～20℃之内 固体颗粒的热容量比相同体积气体的热容量高100～ 1000倍
2．较高的传热传质速率
3．输送能力大 4．可利用或加工粉末状物料
不足 ：
（1）固体物料的停留时间不均匀 （2）气流分布不均会影响气-固接触效率 （3）颗粒磨损与设备磨损严重
曳力
浮力
重力
压降值△P单调增加
幻灯片 115
流态化过程曲线
2．流态化床阶段
气流对颗粒的曳力 + 气流对颗粒的浮力 = 颗粒 受到的重力
AP Lmf A(1 mf ) f g Lmf A(1 mf ) s g P Lmf (1 mf )( s f ) g
2．多层流态化床
定义： 在传统的单层气-固流态化系统的基础 上，在床内不同高度设置多块气体布风 板，将床层分成多段区域，这就构成了 多层流态化床
优点：
该床既可以保持原单层床的诸多优点(如
床层均温 性、传热性能优越等) 在一定程度上抑制床内气体与颗粒的混 合，改善气、固相的滞留时间分布 可借助流化介质的再分布，使大气泡变 小，降低扩散阻力，提高传质、传热速率。
固体颗粒可以参加化学反应 ：气化、燃烧 不参加化学反应，如气相化学反应中的固 体催化剂 参与多种物理过程 ： 热空气干燥粮食
固体流态化PPT课件
p f A A L1 s g
式中 A-床层截面积，m2； L-床层高，m； ε-床层空隙率； ρs-固体颗粒的密度，kg/m3； ρ -流体密度，kg/m3。
p
m
A p
( p
)g
式中 A——空床截面积,m2; m——床层颗粒的总质量，kg；
ρp ,ρ——分别为颗粒与流体的密度，kg/m3。
第12页/共36页
➢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。
➢ 作为近似计算，可以认为流化颗粒所受的总曳力与 颗粒所受的净重力（重力与浮力之差）相等，而总 曳力等于流体流过流化床的阻力与床层截面积之积， 即：
第10页/共36页
(1) 密度比床层密度小的物体能浮在床层的上面， 见图(a)；
(2) 床层倾斜，床层表面仍能保持水平，见图(b)；
(3) 床层中任意两截面间的压差可用静力学关系式 表示(△p=ρgL,其中ρ和L分别为床层的密度和高 度)，见图©；
(4) 有流动性，颗粒能像液体一样从器壁小孔流出， 见图(d)）；
➢粒径小于20 μm时，极易形成沟流和死床难于流化。
➢粒径大于500 μm的极粗颗粒，流化时床层极不稳 定。
➢粒径在20~100μm的细颗粒开始时为散式流化，气 速加大到某值后出现气泡变为聚式流化。
➢80~500μm的粗颗粒开始不出现散式流化，而出现
气泡。
第24页/共36页
七、流化床的高度与直径
➢流化床的两个主要尺寸：
（2） 聚式流化（气-固系统） ➢通常两相密度差较大的系统趋向于聚式流化。如气
化工原理实验答案
实验四1.实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响?无影响。
因为Q=αA△t m，不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动，由于蒸汽的温度不变，故△t不变，而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响，所以传热效果不变。
2.蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体，对传热有何影响、应采取什么措施？不冷凝气体的存在相当于增加了一项热阻，降低了传热速率。
冷凝器必须设置排气口，以排除不冷凝气体。
3.实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷凝水？冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了一项热阻，降低了传热速率。
在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。
4.实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是冷流体侧温度？为什么？传热系数k接近于哪种流体的壁温是靠近蒸汽侧温度。
因为蒸汽的给热系数远大于冷流体的给热系数，而壁温接近于给热系数大的一侧流体的温度，所以壁温是靠近蒸汽侧温度。
而总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数5.如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？基本无影响。
因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)，当蒸汽压强增加时，r 和△t均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。
实验五固体流态化实验1.从观察到的现象，判断属于何种流化？2.实际流化时，p为什么会波动？3.由小到大改变流量与由大到小改变流量测定的流化曲线是否重合，为什么？4流体分布板的作用是什么？实验六精馏1．精馏塔操作中，塔釜压力为什么是一个重要操作参数，塔釜压力与哪些因素有关?答（1）因为塔釜压力与塔板压力降有关。
塔板压力降由气体通过板上孔口或通道时为克服局部阻力和通过板上液层时为克服该液层的静压力而引起，因而塔板压力降与气体流量（即塔内蒸汽量）有很大关系。
气体流量过大时，会造成过量液沫夹带以致产生液泛，这时塔板压力降会急剧加大，塔釜压力随之升高，因此本实验中塔釜压力可作为调节塔釜加热状况的重要参考依据。
固体流态化流量计安全操作及保养规程
固体流态化流量计安全操作及保养规程前言固体流态化流量计是一种用于测量固体在气体或液体中流动时的流量的设备。
由于其特殊的结构和工作环境，因此需要严格的安全操作和正确的保养方式，以确保其正常运行和使用寿命。
本文将介绍固体流态化流量计的安全操作及保养规程，希望能对使用者提供一定的参考和指导。
安全操作规程1.在使用固体流态化流量计之前，必须了解其结构和工作原理，并严格按照使用说明书操作。
2.严格按照生产厂家提供的参数设定固体流态化流量计，禁止随意调整参数。
3.在操作过程中，不得打开固体流态化流量计的关键部件，以免影响其正常工作和使用寿命。
4.经常检查设备的各部件是否正常运行，如发现异常情况，应及时停机并进行检修处理。
5.经常清洁设备表面，避免沉积物和灰尘影响设备的运行。
6.禁止在固体流态化流量计周围堆放或存放其他物品，并保持其环境清洁。
7.在长时间停机时，应将固体流态化流量计运转至最低点，以保证其内部结构不受损坏。
8.经常对固体流态化流量计进行压力测试，以确保其正常工作，并在不耽误工作的情况下进行必要的维护和保养。
9.在保养和维护过程中，一定要注意安全，尽量避免人员和设备受到损伤。
保养规程1.每天应对固体流态化流量计进行日常清洁和检查，确保其表面无沉积物和灰尘，并检查各部件是否正常运行。
2.每周应对固体流态化流量计进行详细的检查和维护，包括清洗组件、更换易损件和润滑部件等。
3.每月应对固体流态化流量计进行全面检查和保养，并记录相关数据，以便进行下一步的维护计划制定。
4.定期对固体流态化流量计进行压力测试，并检查各部件是否有松动或磨损等现象，及时进行维修或更换。
5.对于长时间不使用的固体流态化流量计，应按照生产厂家的要求进行保养和维护，以提高其使用寿命。
6.对于故障或出现异常情况的固体流态化流量计，应及时进行处理，避免出现更大的安全隐患。
结语固体流态化流量计是一种重要的测量设备，其安全操作和正确的保养方式是保证其正常运行和使用寿命的重要保障。
第三章流体-固体颗粒间的运动和流态化
32
主要缺点: • 存在强烈的返混。对气固系统还存在明显的不均匀性, 如气泡、 节涌、沟流等, 这些都引起气固接触时间的不均性, 从而降低反应 的转化率、产率,甚至产品的质量。 • 颗粒有相当的磨损而粉化, 气体夹带也引起固体损失, 需安装旋 风分离设备。
同这一原理来实现它们分离的设备称为分级器。 将沉降速度不同的两种颗粒倾倒到向上流动的水流中，
若水的速度调整到在两者的沉降速度之间，则沉降速度较小 的那部分颗粒便被漂走分出。若有密度不同的a、b两种颗粒 要分离，且两种颗粒的直径范围都很大，则由于密度大而直 径小的颗粒与密度小而直径大的颗粒可能具有相同的沉降速 度，使两者不能完全分离。
Fd
ma
6
d 3s g
6
d3g
4
d
2
1 2
u2
6
d
3s
du
d
整理得 ：
du ( s )g 3 u2
d
s
4d s
开始瞬间，u 0，du 最大，颗粒作加速运动。 d
12
二、沉降的等速阶段
随u↑, Fd↑, 到某一数值ut时，上式右边等于零，此时
du
d
0，颗粒
将以恒定不变的速度ut维持下降。此ut称为颗粒的沉降速度或造端速度。
流体中, 床层认为开始流化, 临界流化速度为umf。 • 密相流化 流速再大, 悬浮的固体颗粒床层继续膨胀, 可观察到
一些固体颗粒被气体夹带而出, 但床层还有一个清晰起伏的界面。 • 稀相流化 流速很大, 流体流速与固体颗粒的重力沉降速度相等
水路运输易流态化固体散装货物目录
铅矿石精矿
Lead Ore Concentrate
25
铅矿尾矿
Lead Ore Residue
26
铅锌煅砂（混合）
Lead and Zinc Calcines (Mixed)
27
铅锌中矿
Lead and Zinc Middlings
28
闪锌矿（硫化锌）
Blende (Zinc sulphide)
Zinc and Lead Calcined (Mixed)
49
锌烧结矿
Zinc Sinter
50
锌淤渣
Zinc Sludge
51
银铅精矿
Lead Silver Concentrate
52
银铅精矿
Silver Lead Concentrate A See Mineral Concentrates Schedule
Pyritic Cinders
10
黄铜矿
Chalcopyrite
11
焦炭渣
Coke Breeze
12
金属硫化精矿
Metal Sulphide Concentrate
13
精矿
Mineral Concentrates
14
硫化铅
Lead Sulphide
15
硫化铅（方铅矿）
Lead Sulphide (Galena)
29
烧结矿
Sinter (Mixed)
30
矿渣
Slag
31
钛铁矿砂
Ilmenite Sand
32
钛铁矿粘土
Ilmenite Clay
33
高岭土（陶土）
China clay
固体流态化及气力输送
一般的， 1
3 mf
14,
1 mf
2
3 mf
11
小颗粒：umf
d
2
ps
g
1650
大颗粒：umf
2
d p s g
24.5
说明：公式误差较大，一般应以实验数据为准。
(2) 带出速度 ut 颗粒被流体带走时，
表观流速 颗粒沉降速度， 1
注意：计算不均匀颗粒床层的带出速度 用最小颗粒直径，保证操作可靠性。
即：流化床层阻力=单位面积床层中颗粒的总重力， 因此流化床阶段，床层压降基本恒定。
3.7.4 流化床的不正常现象
（1）腾涌
① 现象：气泡长大将床层分成相互分开的气泡和颗粒层 颗粒层象活塞一样被气泡向上推动， 到达床层上界面，气泡崩裂，颗粒分散下落。
② 原因：气-固流化床中床层高度与直径的比值过大或气速 过高。 ③ 后果：床层阻力大幅度波动，器壁被颗粒磨损加剧，
(2) 流化床( 沸腾床 ) 阶段 空床流速↑，颗粒受曳力↑，把颗粒托起；
临界流化状态(起始流化状态）：
最小流化速度
umf
u
u
ut
床层增高为 Lmf，空隙率为 mf
u umf时，床层高度，空隙率
同时孔道中流速不变：u
u
ut
空床流速一定时，有一个稳定的床层上界面 。
(3) 颗粒（气力或液力）输送 当u =ut时，颗粒被带走。 带出速度：颗粒被吹出的临界速度。
物料衡算： ALmf (1 mf )s AL(1 )s
稀 相
区
得：RcBiblioteka L Lmf1 mf 1
浓 相 区
② 稀相区高度（分离高度 ）：浓相区上界面到稀相区颗粒浓度 恒定处的距离。
固体流态化实验报告思考题答案
固体流态化实验报告思考题答案（1）什么是固体流态化?流态化技术用于工业有什么优点?答:固体流态化:使颗粒状物料与流动的气体或液体相接触,并在后者的作用下呈现某种类似于流体的状态,这就是固体流态化优点:(1)操作易于实现连续化、自动化(2)床层温度均匀,便于调节和维持所需的温度(3)颗粒之间传热、传质速率高,且流化床与传热壁面间有较高的传热速率(2)流化床的主要特性是什么?答;流化床中的气固运动状态很象沸腾着的液体,并且在许多方面表现出类似于流体的性质(3)流化床的主要特性用于传热有何优答:床层温度均匀,便于调节和维持所需的温度;颗粒之间传热速率高,且流化床与传热壁面间有较高的传热速率(4)什么是散式流化床?答:固体颗粒均匀地分散在流化介质中。
通常两相密度差小的系统趋向于散式流化(5)什么是聚式流化床?答:超过流化所需最小气量的那部分气体以气泡形式通过颗粒层,上升至床层上界面时即行破裂。
所以上界面是以某种频率上、下波动的不稳定界面,床层压降也随之作相应的波动密度差较大的系统趋向于聚式流化(6)散式流化床和聚式流化床有何区别?答:散式流化床中固体颗粒均匀地分散在流化介质中,整个床层均匀;聚式流化床中上界面是以某种频率上、下波动的不稳定界面,床层压降也随之作相应的波动(7)试图示流态化现象的几个阶段,说明临界流态化特点,并在图中标出临界流态化速度答:临界流态化特点:当流速增至临界点时,床层中颗粒开始松动,床层略有膨胀,但颗粒仍不能自由运动。
8)理想流化床可分为哪两个阶段?答:固定床阶段和流化床阶段(9)固定床阶段特点答:当流体速度较低时,流体是穿过静止颗粒之间的空隙而流动,此时,随流速增加,床层压降也增加(10)流化床阶段特点?答:流速升高,刚好全部颗粒悬浮在向上流动的流体中作随机运动,此时颗粒与流体之间的摩擦力恰与其净重力相平衡。
此时,随流速增加,床层压降基本不变,但床层高度逐渐升高。
(11)什么是腾涌现象?答:如果床层高度与直径之比值过大,或气速过高时,大气泡直径长大到与床径相等时。
颗粒流体力学
本章提要 • 固体物料的气力输送、离心分离等都涉及 到颗粒流体力学。本章主要介绍了固体颗 粒在流体中阻力系数、重力沉降和离心沉 降，讨论了Stokes公式、非球形颗粒沉降 和干扰沉降修正系数，介绍了流体通过颗 粒层的层流状态、湍流状态及流化床。
• 在流体力学中，只研究单一相的均质流体的流动问题。 但是，在自然界的许多工程中，常遇到处理许多不同态 物质的混合物的流动问题。通常把状态不同的多相物质 共存于同一流动体系中的流动称为多相流功，简称多相 流。最普通的一种多相流动为两相流动。它是由四种态 物质（即固态、液体、气体和等离子体）中的任意两种 态结合组成。有关这些两相流动问题的结论和分析，亦 可以推广应用到多相流动的情况。本章主要介绍颗粒流 体两相的流动力学，这些情形中，固体颗粒均匀或不均 匀地分布在流体中，形成两相流动体系。
Vf Vm Vm Vp Vm
1 Cv
(2-9)
空隙率也可用颗粒的质量浓度来表示
1 Cw
f
1 Cw
f
Cw
1 Cw 1 Cw (1
p
f ) p
(2-10)
2 两相流的密度 在两相流中，既有固体颗粒，又有流体介质,单位体积的 两相流中所含固体颗粒和流体介质的质量分别称为颗粒相 和介质相的密度， 分别以ρpj和ρfj表示之。
m
G0
6
6
d p3 p
kg
（2-14） （2-15）
d p3 ( p ) g
N
ρp—颗粒密度(kg/m3) ξ-阻力系数 ρ-流体密度
Fd
d p2
u2 4 2
N
（2-16）
2-3 固体流态化
26
2. 类似液体特性
流化床中的气固运动状态宛如沸腾的液体状态，显
示出与液体类似的特点，也称沸腾床。 如图3-33所示，流化床具有像液体那样的流动性： （1）固体颗粒可以从容器壁的小孔喷出，并可从一容 器流入另一容器； （2）当容器倾斜时，床层的上表面保持水平； （3）当两个床层连通时，能自行调整其床面至同一水 平面。
18
注意:
1.压降恒定是流化床的重要特点，流化床
中可以采用较小颗粒减小床层压降。 2.流化操作时可以通过测量床层压降判断 流化床的优劣。
19
三、流化床的操作范围
固体颗粒床层在流化状态下操作时， 气速 高于临界流速umf，而最大气速不超过颗粒的沉 降速度。
1.临界流化速度umf
确定临界流化速度有实测和计算两种方法。
临界流化状态，如图（b）
所示，床层高度为Lmf 。
3
当流体的流速升高到 使全部颗粒刚好悬浮于向
上流动的流体中而能作随
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，这种床层称为流化床，
如图（c）、（d）所示。
4
3）颗粒输送阶段 当流体在床层中的实际 流速超过颗粒的沉降速度ut 时，流化床的上界面消失，
按气流中固相浓度分为
稀相输送
密相输送。
34
1）固定床阶段
当流体通过床层的空塔速度较 低时，若床层空隙中流体的实际流 速u小于颗粒的沉降速度ut，则颗粒 基本上静止不动，颗粒层为固定床， 如图（a）所示，床层高度为L0。
2
2）流化床阶段 当流体的流速增大至 一定程度时，颗粒开始松 动，颗粒位置也在一定的
区间内进行调整，床层略
国际海运固体散装货物规则(IMSBC_Code)中文版
第MSC.268(85)号决议（2008年12月4日通过）通过《国际海运固体散货规则》海上安全委员会，忆及《国际海事组织公约》关于本委员会职能的第28(b)条，注意到本委员会通过了关于《2004年固体散货安全操作规则》的第MSC.193(79)号决议，认识到强制适用统一的海运固体散货国际标准的需要，还注意到本委员会以第MSC.269（85）号决议通过的经修正的《1974年海上人命安全公约》（下文称《公约》）第VI和VII章修正案，以使《国际海运固体散货规则》依据《公约》成为强制性规则。
在其第85届会议上审议了建议的《国际海运固体散货规则》文本，1. 通过《国际海运固体散货规则》（《固体散货规则》），其文本载于本决议的附件中；2. 注意到根据上述《公约》第VI章的修正案，《固体散货规则》将来的修正案须按照有关《公约》附则除第I章外的适用修正案程序的《公约》第VIII条规定予以通过、实施和生效，3. 请《公约》缔约国政府注意，一旦《公约》第VI和VII章的修正案生效，《固体散货规则》将于2011年1月1日生效；4. 同意《公约》缔约国政府在自愿的基础上自2009年1月1日起全部或部分实施《固体散货规则》；5. 要求秘书长向《公约》所有缔约国政府送发本决议及其附件的核证无误副本；6. 进一步要求秘书长向所有非《公约》缔约国政府的本组织会员国送发本决议及其附件；7. 注意到附件中的《固体散货规则》取代以第MSC.193（79）号决议通过的《2004年固体散货安全实用规则》。
ANNEX 3Page 2附件《国际海运固体散货规则》目 录前言第1节一般规定第2节一般装载、装运和卸载预防措施第3节人员与船舶安全第4节评定货物的安全适运性第5节平舱程序第6节确定静止角的方法第7节易流态化货物第8节易流态化货物的测试程序第9节具有化学危险的货物第10节固体散装废物运输第11节保安规定第12节积载因数换算表第13节相关信息和建议的参考资料附录1 各固体散装货物明细表附录2 实验室测试程序、使用的仪器和标准附录3 固体散物的特性附录4 索引物外，当时不可能形成详细要求。
化工原理第八章固体流态化
或
式中: u0 —ξ—= Cd分2 布阻板力小系孔数气（速当开孔率≤10 % 查图 6-12 P334）
为了增大△P干, 工业上常在开孔率一定下（0.4~1.4 %）, 采用小孔布 气
2. 内部构件: 3. 型式: 挡网、档板 4. 作用: ① 抑制气泡成长和产生大气泡（“腾涌流化”） 5. ② 减小返混程度 6. ③ 增强两相接触 7. 粒度分布: 8. 主要影响临界流化速度umf及操作弹性比ut /umf，床层膨胀比L /Lmf及床层压降△P 9. 因此: 工业中常用小直径且粒径分布较宽的颗粒进行流化作业，粉粒可在其中起“润滑”
, ut , dp表示事出颗粒最小粒 径
3. 操作范围: （ut/umf）—— 亦可称操作弹性 比对于微细颗粒: 当 Rep<1 时，
对于大颗粒: 当 Re>1000 时，ξ = 0.44
1-4. 流化过程的主要影响因素 1. 分布板结构形式（开孔率、孔径等）作用: ① 支承颗粒、防止漏料 ② 使气体均匀分布 ③ 分散气流，形成小气泡 要求: 分布板的干板压降足够大(≥3.5Kpa)以保障气体的均布(或△P干 / △P总≥10 %)
关系: 气体的放（吸）热 = 固体颗粒吸（放） 热
在微分床层高度dH内: 故:
即: 以
对H作图, 由斜率
G —— 质量流速 Kg/m2·s at —— 单位体积床层颗粒比表面
可求得α值
b.非定态法 假定: ① 任一时刻床层中气体温度等于其离开床层时温度（Tf离 = Tf1）
② 床层中任一时刻τ的颗粒温度Ts分布均匀，但随时间变化。 ③ 无热损失。（床层表面不散失热量）
第八章 固体流态化
第一节 流化（固体流态化）
机械分离与固体流态化2
第三章 机械分离与固体流态化
净化气体 D
15尘/17粒
2．离心沉降设备
评价旋风分离器性能的两个主要指标：
分离性能：用临界粒径和分离效率来表示
总效率：被分离出来的颗粒占全部颗粒的质量分率
粒级效率：每一种颗粒 被分离出来的百分率。
dp
d
的颗粒，粒级效率均为
c
100 %；
dp
d
的颗粒，粒级效率均
c
100 %
气体
u
若 t
ut
则表明，该颗粒能在降尘室中除去。
H
ut
颗粒在降尘室中的运动
浙江大学本科生课程 化工原理
第三章 机械分离与固体流态化
8/17
1．重力沉降设备
ut
d
2 p
p 18
g
思考 3：要想使某一粒度的颗粒在降尘室中被 100%除去，必须满足
什么条件？
t
H ut
思考 4：能够被 100%除去的最小颗粒，必须满足什么条件？
L
t
即L H u ut
气体
18Hu
d pmin g p L
u
B
ut
H
颗粒在降尘室中的运动
思考 5：粒径比 dpmin 小的颗粒，被除去的百分数为多少？
浙江大学本科生课程 化工原理
第三章 机械分离与固体流态化
9/17
LH
1．重力沉降设备
u ut
思考能够2：满为足什10么0%降除尘去室 某粒 要度做颗成粒扁时平的的气？体处理量------u--t生产d 能 2p 力 1p8 g
心
沉
降
设
备旋 旋 液 风
分 分
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第五节 流态化基本原理讲解
随着气速的增大，当气速达到ufp时，即进入快速床阶段， 此时，必须依靠提高固体颗粒的循环量才能维持床层密度
形成快速流化床的基本前提条件是：
①流化固体是细颗粒；
②气速超过固体颗粒的终端速度，ufp=3～4ut； ③有一定的循环量，以保证床层有一定的密度。
快速流化床的特点是：
①床层很均匀；
②采用气速高、处理量大；
不均一； ③催化剂在床层中剧烈搅动，造成催化剂颗粒和设备
磨损； ④在生产负荷太低的情况下，流化床操作难以平稳，
操作波动大
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三：提升管中的气-固流动(垂直管中的稀相输送)
气-固输送可以根据密度不同而分为稀相输送和密相输送， 通常以100kg/m3为划分界限 在提升管中，气-固混合物的密度大约十几到几十千克每立 方米，因此属于稀相输送的范围
第五节 流态化基本原理
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一：流态化的形成和转化
1．固定床、流化床及稀相输送
①当气速较小时，催化剂堆紧，为固定床阶段；
②当气速增达到一定程度以后，床层开始膨胀，为膨胀
床；
③当u=umf时，固体粒子被气流悬浮起来做不规则运动， 为流化床阶段；
④继续增大气速至u=ut，催化剂开始被气流带走，为稀 相输送阶段
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Hale Waihona Puke 72．鼓泡床的一些基本现象
鼓泡床的固体颗粒不是以单个而是以集团进行运动的
鼓泡床的床层包括气泡相和颗粒相两部分
①气泡的形状
②气体返混和固体返混
图1
③气泡的形成
④气节和沟流
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固体流态化—颗粒PPT学习教案
于形成聚式流化。在气－固系统的流化床中，超过
流化所需最小气量的那部分气体以气泡形式通过颗
粒层，上升至床层上界面时破裂，这些气泡内可能
夹带有少量固体颗粒。此时床层内分为两相，一相
是空隙小而固体浓度大的气固均匀混合物构成的连
（二）实际流化床中两种不同流 化形式
1．散式流化
在流态化时，通过床层的流 体称为流化介质。散式流化的特 点是固体颗粒均匀地分散在流化 介质中，接近于理想流化床，故 亦称均匀流化。随流速增大，床 层逐渐膨胀而没有气泡产生，颗
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粒间的距离均匀增大，床层高度
2．聚式流化
对于密度差较大的气－固流化系统，一般趋向
1．固定床阶段 当流体空塔速度较低时，颗
粒所受的曳力较小，能够保持静 止状态，流体只能穿过静止颗粒 之间的空隙而流动，这种床层称 为固定床，如图片3-30(a)所示， 床层高度为L0不变。
保持固定床状态的流体最大空塔 速度为
式中
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2．流化床阶段 (1) 临界流化状态 当流体空塔速度u稍大于 时，颗 粒床层开始松动，颗粒位置也在一定区间内开始调 整，床层略有膨胀，但颗粒仍不能自由运动，床层 的这种情况称为初始流化或临界流化，所示，此时 床界层流高化度速为度，Lm以f，u空mf表塔示气。速称为初始流化速度或临
6680 4699 3327 2362 1651 1168 833 417
48 65 100 150 200 270 400
0.0116 0.0082 0.0058 0.0041 0.0029 0.0021 0.0015
295 208 147 104 74 53 38
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二、颗粒群的特性
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②流化床阶段
当流速提高到umf后，颗粒层 开始发松“膨胀”，空隙率 比固定床增大许多，颗粒将 “浮起”，具有流动性，固 体进入了流态化状态。这种 状态的颗粒层称为流态化床 （简称流化床或沸腾床）。 有助于流体与固体之间的 传质、传热过程进行。
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注：固定床与流化床的分界点
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二、固体流态化过程 1、实验装置介绍
流化管1下部设有多孔板（或 称多孔流体分布板）2，用来 支承固体颗粒，并使流体沿 截面分布均匀。 松散的固体颗粒3 流体入口4从多孔板的下面通 入容器中，穿过松散的颗粒 层向上流出。 由于的净空流速大小丌同， 颗粒层将出现丌同的状态， 有丌同的流体动力过程。
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判别依据 一般情况下，可用弗鲁特准数Fr=uf2/dpg判别，Fr＜1时为散 式流态化；Fr＞1为聚式流态化。 条件：（当高压气体作介质与液体密度差别不大时），可用 下式判别： 当 Frmf*(Rep)mf*[(ρ p-ρ)/ρ]*(Lmf/D)＜100 则为散式流态化； 当 Frmf*(Rep)mf*[(ρ p-ρ)/ρ]*(Lmf/D)＞100 则为聚式流态化。 Frmf、 (Rep)mf、 Lmf分为临界状态下的弗鲁德准数、雷诺准数、床层高度 ρ p为固体颗粒密度 ρ 为流体密度 D为流化床直径
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气固系统比较复杂，经常出现一些不正常现象，使操作不稳 定。最常见的不正常现象有沟流、死床及腾涌等。
谢谢！
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适用于材料学丏业
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一、固体流态Байду номын сангаас的概念 二、固体流态化过程
1.实验装置介绍 2.理想态流态化过程介绍 3.实际流态化状态的分析不判别
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一、固体流态化的概念
固体流态化简称流态化，是固体颗粒通过 与流体接触而转变成类似流体状态的操作。 利用流态化技术，可使某些工艺过程简化 和强化。
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2.理想态流态化过程介绍
⑴当流体自下而上的穿过颗粒层，根据其流速的不 同，颗粒层的状态可分为三种典型情况:固定床、流 化床和气力输送。
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①固定床阶段 当流速较低时，颗粒层静 止不动，颗粒彼此相互接触。 流体从颗粒之间的孔道流过， 这种状态的颗粒层称为固定 床。 特点：这时流体在孔道中的 实际流速uf′和流动的阻力损 失Δ p均随着流体的净空速度 uf的增加而增加。固定床的 空隙率ε 等于颗粒自然堆积 时的空隙率ε 0。
F称为流态化临界点。相应的流 速umf称为流态化临界速度（或 称最小流化速度）。此后，流 态化床的床层高度和空隙率随 净空流速uf的升高而增大，但 流体穿过床层的实际流速uf′却 维持不变。
在这一较大范围内，增加流 速并不能增加流动需要的功 率。
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③气力输送阶段
当流速增大到某一uf值，超 过悬浮速度时，流化床上界 消失，颗粒将被流体陆续带 出容器外。固体便开始进入 连续流态化状态。 特点：此时系统中固体浓度 降低的很快，床层压强显著 下降，系统由类似液体性质 的密相流态化进入更类似于 气体性质的稀相流态化。
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3、实际流态化状态的分析不判别
①液体作为介质的流态化
液体流态化床较接近于理想流态化。床内颗粒均匀地分散， 床层均匀而平稳地流化，而且有一个平稳的上界面，这样的 流态化称为散式流态化（或液体流态化）。
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②气体作为介质的流化态 特点：床内颗粒成团地湍动，气体 主要以气泡形式通过床层而上升， 在这些气泡内，可能夹带固体颗粒， 因而床层内分为两种聚集状态，一 种是近似固定床的低空隙率区域， 称为密相区；另一种是稀散固体颗 粒的高空隙率区域，称为稀相区。 床层内部不像散式流态化那样均匀 稳定，床层内部颗粒聚集成团的运 动。这种流态化称为聚式流态化， 简称气体流态化。
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注：⑴无论是气体或液体作为介质的流态化，只要流化床有 一清晰的上界，都可认为是密相流态化 。若超过流态化 的极限速度致上界面消失，这种情况称为呈现气力输送现 象的分散相或稀相流态化。 ⑵连续流态化状态的T点，称为连续流态化临界点。T点 所具有的流体速度ut称为流化极限速度（带出速度或最大 流化速度）。 ⑶流化床的形成需在临界流化速度umf和带出速度ut之间； 在连续流态化临界点上，床层的高度为无穷大，空隙率达 到1。