固体流态化

特点：
１、在固定床和流化区域有一个“驼峰 ”，这是因为固定床颗粒之间相互靠紧， 而互相之间有一定摩擦力，因而需要 较大的推动力才能使床层松动。直到 颗粒松动到刚能悬浮时，△p才降到水 平阶段。此时压强降基本不随气速而 变。当降低流化床气速时，压强降沿 DC'A'变化。
第二节 固体流态化(Fluidization)
第二节 固体流态化(Fluidization)
⒉聚式流态化（Aggregative fluidization）：
特 征 ： ρs ＞ ＞ ρ ， 形 成 气
泡，长大并破裂，床层波 动剧烈，膨胀程度不大， 上界面起伏不定。
一般出现在流-固两相密度差较 大的体系，如气-固流化床。
第二节 固体流态化(Fluidization)
（a）
第二节 固体流态化(Fluidization)
⒉流化床阶段：
（1）临界流化床
当u增大到一定程度时，颗粒 开始松动，床层开始膨胀，u 继续升高，床层开始继续膨胀， 直到刚好全部颗粒都悬浮在向 上流动的流体中。此时，颗粒 所受浮重力与流体和颗粒之间 的摩擦力相平衡，称初始或临 界流化床，如图（b）。
第二节 固体流态化(Fluidization)
4、C'D'线的上下各有一条虚线，表示气体流化床的 压强降波动范围，C'D为两条虚线的平均值。之所以 波动是由于气泡在向上运动的过程中不断长大，到 床面破裂。在气泡运动、长大、破裂的过程中产生 压强降的波动。
第二节 固体流态化(Fluidization)
⒊强烈的碰撞与摩擦：
颗粒之间、颗粒与器壁之间的碰撞磨损严重， 生成的细粉易被气体带出，加大了损失量；
第二节 固体流态化(Fluidization)
⒋气流的不均匀常操作
沟流：
▪ 床层中出现气沟； ▪ 床层部分流化，部分形成“死床”； ▪ 气体与颗粒不能良好接触，
工艺过程严重恶化； ▪ 流化部分空隙率大，床层压降较正常时低。
第二节 固体流态化(Fluidization)
节涌（腾涌，lugging）：
▪气泡汇合占满床层，床层波动，压降波动； ▪ 床层稳定性下降，磨损严重。
第二节 固体流态化(Fluidization)
⒌流化床的压强降：
克服流化床层的流动阻力而产生的 压强降与空截面流速的关系如图。
（b）
第二节 固体流态化(Fluidization)
⒉流化床阶段：
（2）流化床
当流速继续增加，床层L亦不断升 高，此即为流化床。液固系统床层 平稳渐增，如图（c）； 气固系统则出现鼓泡和气体 沟流现象，搅动剧烈，固体 颗粒运动活跃，像沸腾的液 体，因此亦称沸腾床。如图 （d）
第二节 固体流态化(Fluidization) ⒊颗粒输送阶段：
Fr mf Re p mf p Lmf D 100
散式流态化
Fr mf Re p mf p Lmf D 100
聚式流态化
Frmf u2mf gd p
(Re p )mf
d pumf
Lmf
临界流化条件下的弗鲁德数 临界流化条件下颗粒的雷诺数
临界流化床层高度，D 为床层直径
四、流化床的操作范围
⒈起始流化速度umf －流化床操作的下限：
①实验测定：B点（AB与BC段的交点）；
第二节 固体流态化(Fluidization)
②经验关联式计算：
流化床压降： P L(s )(1 )g （A）
小固体颗粒固定床压降（ReP <10）--康采尼(Kozeng)公式：
ΔP
180
2、流化区域D点附近曲线略向上倾斜。这表明气 体通过床层时的压降除绝大部分用于平衡床层颗 粒的重力外，还有少部分能量消耗于颗粒之间的 碰撞及颗粒与容器壁面之间的摩擦。
3、A'C'和C'D分别表示流化床阶段和固定床阶段。 两线的交点C'为临界点，对应有、临界流化速度 umf，临界空隙率εmf，它比原始固定床的空隙率ε 稍大。
第一节 概 述
流态化现象：
当一种流体自下而上流过颗粒组成的床层时，因流 速不同会出现不同的情况： ➢固定床阶段 ➢流化床阶段 ➢颗粒输送阶段
第二节 固体流态化(Fluidization)
一、流化床的不同阶段
⒈固定床阶段：
当流体通过床层的空截面流 速较低时，床层空隙中流体 的实际流速u小于颗粒的沉 降速度ut，则颗粒静止不动， 为固定床，如图（a）。
当实际速度um ＞颗粒沉降速度ut，
颗粒被带出。如图（e）
第二节 固体流态化(Fluidization)
二、流化床的流化类型
⒈散式流态化（Particulate fluidization）
特征：
a：在流化过程中有一个明显的临 界流态化点和临界流化速度； b：流化床层的压降为一常数； c：床层有一个平稳的上界面； d：流态化床层的空隙率在任何流 速下都有一个代表性的均匀值。不 因床层内的位置而变化
第二节 固体流态化(Fluidization)
三、流化床的主要特性
⒈类似于液体的特性：
压强符合流体静力学
轻物 浮起
u
u
(a)
(b)
床面 呈水平
L
p
u
u
(c)
(d)
uu
(e)
流动性
连通床面趋 于水平
第二节 固体流态化(Fluidization)
⒉固体颗粒剧烈运动与迅速混合：
固体颗粒上升，必有等量颗粒下降，使颗粒均 匀混合，但导致停留时间不均，固体产品的质 量不均；
聚式与散式流态化的判断：
气-固流态化与液-固流态化并不是区分聚式与散 式流态化的唯一依据，在一定的条件下气-固床 可以呈现散式流态化(密度小的颗粒在高压气体 中流化)或者液-固床呈现聚式流态化(重金属颗 粒在水中流化)行为。
第二节 固体流态化(Fluidization)
根据流-固两相的性质及流化床稳定性理论，B.Bomero 和I.N.Johanson 提出了如下的准数群判据：
(1 -
固体流态化
第一节 概 述
基本概念：
将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具 有类似流体的某些表观特性，这种流固接触状态称固体流态 化。
简单来说，固体流态化就是固体物质流体化。流体以一定 的流速通过固体颗粒组成的床层时，可将大量固体颗粒悬浮于
流动的流体中，颗粒在流体作用下上下翻滚，犹如液体。