流化床床内颗粒运动特性的试验研究
内旋流流化床内颗粒流动特性数值研究
内旋流流化床内颗粒流动特性数值研究本篇文章旨在通过数值研究来探究内旋流流化床内颗粒流动特性。
内旋流流化床是一种特殊的流体动力学系统，可以混合有机物、无机物、催化剂和其他重要物质，并对物质进行分类。
它在制药、污染控制、催化剂制备、石油工业、矿业、化学工业、轻工业等领域应用广泛，尤其是在制药行业的发展中发挥着重要的作用。
颗粒的流动特性是影响内旋流流化床系统性能的重要因素，因此对其进行研究非常重要。
其中，诸如层流条件、表面张力、密度、直径等参数对颗粒流动特性影响极大，可以影响颗粒的悬浮度、流态化特性和碰撞参数。
为了深入研究内旋流流化床内颗粒的流动特性，基于颗粒体系的Navier-Stokes方程，利用数值方法对解决这一问题进行研究。
首先，采用k-湍流模型和格子点法对系统的结构进行建模，以计算床内的速度场、压力以及温度场；其次，通过调整定义在算例系统里的参数，如流体动力学参数、碰撞频率、粘度系数等，建立多个数值结果，以定格研究床内颗粒流动特性。
在研究中，结果表明，当内旋流流化床内颗粒流动时，内部流动会受到床体结构、流体动力学参数、摩擦系数、表面张力等参数的影响。
并且，根据不同系统参数，床内颗粒的流动特性也会有所不同。
因此，进一步研究和实践可以加深对被研究系统的认识，帮助我们更好地利用其优势和潜力。
本文通过数值研究对内旋流流化床内颗粒流动特性进行了研究，研究结果表明：不同的床体结构、流体动力学参数、摩擦系数、表面张力和其他参数会影响内旋流流化床内颗粒的流动特性。
该研究为内旋流流化床应用提供了重要的理论和实际参考依据，同时也为未来内旋流流化床的发展提供了一定的参考和启发。
总之，本研究可以为今后内旋流流化床优化设计和系统分析提供帮助，有助于更好地发挥其功能和优势，从而改善社会经济环境。
流化床内细长颗粒＼惰性物料混合流化特性研究
南京师范大学学报 （ 工程 技 术 版 ）
Ｖ １ １ ． ｏ ． １Ｎｏ ３
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流化 床 内细 长 颗 粒 ＼ 性 物 料 混 合 流 化特 性研 究 惰
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流化床反应器的特性测定
(2) 临界流化速度 u mf 临界流化速度可以通过 ∆P 与 u 关系进行测定 也可以用公式计算 常用的经验计算式
有
u mf = o.695
通过经验式计算常有一定偏差 临界流化速度 3 最大流化速度 u t
dp
1.82
(ρ
s
− ρg )
0..94
µ 0.88 ρ g 0.06
常常通过实验直接测定颗粒的
在条件满足的情下
最大流化速度 u t 亦称颗粒带出速度 下式计算
理论上应等于颗粒的沉降速度
按不同情况可用
ut =
2 (ρ s − ρ g )g dp
18µ
Re p < 0.4
4 (ρ s − ρ g )2 g ut = ρgµ 225
1 3
dp
0.4 < Re p < 500
3.1d p (ρ s − ρ g )g ut = ρg
其中
1 2
Re p > 500
Re p =
d p ut ρ g
µ
C 预习与思考 1 2 3 气体通过颗粒床层有哪几种操作状态 流化床中有哪些不正常流化现象 如何划分
各与什么因素有关 为什么
流化床反应器对固体颗粒有什么要求
流化床反应器的特性测定
A 实验目的 流化床反应器的重要特征是细颗粒催化剂在上升气流作用下作悬浮运动 固体颗粒剧
烈地上下翻动 这种运动形式使床层内流体与颗粒充分搅动混和 避免了固定床反应器中的 热点 现象 床层温度分布均匀 然而 床层流化状态与气泡现象对反应影响很大 尽管 有气泡模型与两相模型的建立 但设计中仍以经验方法为主 本实验旨在观察和分析流化床 的操作状态 目的如下
流化曲线实验报告
流化曲线实验报告一、实验目的及背景流化曲线实验是研究流化床内颗粒的特性及行为的重要方法之一，此实验旨在通过实验测量确定流化床的流化特性曲线，了解影响流化曲线的因素和其对流化床工作的影响。
流化床是一种新型的化工设备，其应用范围十分广泛，如石油化工、化学工业、制药工业等都有广泛的应用，流化曲线实验对于深入理解流化床工作原理，优化流化床的设计具有重要意义。
二、实验设备本实验使用的设备为TSF-2000型流化床实验装置，主要由气源装置、流化床、减压器、控制系统等组成。
其中，气源装置输出气体流量可调，流化床的内径为50mm，高度为2m，材质为有机玻璃，进气口与排气口均设有流量计及压力表。
此外，流化床的物料可通过提前预处理而形成，本实验中所使用的物料为钨粉。
三、实验原理流化床是以压缩空气或氮气为流动介质，将固体颗粒悬浮在气流中，形成“流化床”的一种设备。
在流化床的床层中，固体颗粒由于气体流动而使之产生流态；同时，固体颗粒之间、颗粒与气体之间存在较强的相互作用力，其在床层中的状态是一个复杂的动力学过程。
流化曲线是用来描述流化床中物料流动特性的曲线，通常分成孤沉区、微流化区、爆炸扩散区、均质流动区四个区域。
该实验的目的是通过测定流化床内气体的逐渐递增的最小流量和流化床内部的床压等数据，绘制出流化曲线，以了解流化床内物料的流动状态及影响物料流动的因素。
四、实验步骤1. 将已经事先预处理的钨粉装入流化床中，并将外部汽源气压设为3MPa以上，将流化床的进气阀门关闭。
2. 对流化床中气体的流量进行逐步增加，每次调节后观察其内部压力变化情况，并记录下来。
3. 当压力与流量关系的形态发生变化时，如出现床层振荡、沉床、爆炸等特殊现象，需要记录下气体流量和压力变化情况。
同时，在实验过程中还要记录下流化床内部的温度和床内颗粒的物态变化情况。
4. 当流化曲线的关键点达到稳定状态后，开启床层底部气体进气阀门，将流化床内部的床压平稳下降到零时，记录此时的最小气体流量Qmin和流化床的床层中颗粒的最小覆盖厚度Hmin。
煅烧水泥熟料用大颗粒流化床的动力学特性研究
煅烧水泥熟料用大颗粒流化床的动力学特性研究煅烧水泥熟料用大颗粒流化床的动力学特性研究摘要：流化床技术是煅烧水泥熟料生产中常用的技术之一。
本文通过对大颗粒流化床的动力学特性进行研究，为优化煅烧水泥熟料生产工艺，提高生产效率和质量提供理论支持。
引言：煅烧水泥熟料的生产是水泥工业的重要环节。
传统的生产方法存在能耗高、污染严重等问题。
流化床技术由于其低能耗、高效率、环保等优点，逐渐成为煅烧水泥熟料生产中的热门技术。
一、流化床的原理和分类1. 流化床的原理流化床是指在一定条件下，固体颗粒在气体作用下表现出类似液体的流动行为。
其基本原理是通过气体从底部吹入形成气固两相流，通过气固两相相互作用、颗粒间的碰撞与扩散等力学作用来实现。
2. 流化床的分类流化床可根据颗粒粒径和气体流速的不同进行分类。
大颗粒流化床是指颗粒粒径较大，气体流速较低的流化床。
大颗粒流化床由于有较大的颗粒间间隙，可以减小气体对颗粒的阻力，提高流化床的气力特性。
二、大颗粒流化床的动力学特性研究1. 大颗粒流化床的形成动力学大颗粒流化床的形成过程是一个力学和热学相结合的过程。
当气体流速逐渐增加时，颗粒间的间隙逐渐增大，形成气固两相流。
通过建立气固两相间的方程，可以计算得到流化床的形成时间。
2. 大颗粒流化床的稳定性大颗粒流化床的稳定性对于煅烧水泥熟料的生产过程至关重要。
通过研究床层高度和气体流速之间的关系，可以确定最佳的操作参数以实现稳定的流化床状态。
3. 大颗粒流化床的传热特性大颗粒流化床的传热过程主要通过颗粒间的传热和气体对颗粒的对流传热来实现。
对于煅烧水泥熟料，研究床层中颗粒的温度分布以及热量转移的方式，有助于优化煅烧过程，提高生产效率。
三、结论与展望本文通过对大颗粒流化床的动力学特性进行研究，揭示了大颗粒流化床在煅烧水泥熟料生产中的重要性和应用前景。
未来的研究可以进一步探索大颗粒流化床的气力特性、传质特性和流化床内颗粒的运动规律，为水泥熟料生产工艺的优化提供更多的理论支持。
喷动流化床内宽筛分颗粒流动特性的研究
￣ ｔ － （ ｐ ｎ ｉ ｋ ） ＋ ・ （ ｐ ｍ Ｖ ｍ ） 一
１ ）硕 士 生 ； ２ ）研 究 员 、 博士生导师 ； ３ ）副 研 究 员 ； ４ ）工 程 师 ， 煤 炭科 学 研 究 总 院 北 京煤 化工 研 究 分 院 ， １ ０ ０ ０ １ ３ 北 京 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － ０ ９ — ２ ７ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ — ２ ７
第 ２期
唐
楠 等 喷 动 流 化 床 内宽 筛 分 颗 粒 流 动 特 性 的研 究
・
Ｉ Ｕ ａ ＂ ｋ ｍ ｖ ｋ ［ － Ｆ Ｇ ｋ ， 一 Ｐ ｍ ｓ （ ４ ） ２ 模 型 的 网 格 划 分 与 计 算 工 况
２ ． １ 网 格 划 分
ｅ 方程 ：
１ ）体积 分数 方程 ：
ｒ
Ｖ ｑ —ｌ ａ 口 ｄ Ｖ
式 中： Ｖ 表示 ｑ相 的体积 ， ａ 表示相 体积分 数．
（ １ ）
体 积 分数 代表 了每相 所 占据 的空 间 ， 并 且 每相
独 自地 满足质 量和 动 量 守恒 定 律． 守恒 方 程 的 获得
可 以使 得全体 平均 每一相 的局部 瞬态平 衡．
质 量守 恒方程 ： ｑ 相 的连续 方程 为
￣ ｔ （ Ｏ ｑ Ｐ ） ＋ ・ （ Ｏ ｑ ｐ 一 ｍ 向 （ ２ ）
动 量守 恒方程 ： ｑ 相 的动量 平衡方 程 为
（ ａ ）＋ ・（ ａ ｑ ｐ ）一 一 口 Ｖｐ＋
・
＋∑ （ 向 ＋疡 加 舶 ） ＋
中图分 类号 Ｔ ＱＯ ５ １ ． １ ３ ， ＴＱ ０ １ ８
欧拉一 欧拉模 型所包 含 的控 制方程 如下 ：
固体流态化的流动特性实验
固体流态化的流动特性实验一、实验目的1.通过实验观察固定床向流化床转变的过程，及聚式流化床和散式流化床流动特性的差异。
2.测定流化曲线和临界流化速度。
3.验证固定床压降和流化床临界流化速度的计算公式。
4.初步掌握流化床流动特性的实验研究方法，加深对流体经固体颗粒层的流动规律和固体流态化原理的理解。
二、实验原理在化学工业中，经常有流体流经固体颗粒的操作，诸如过滤、吸附、浸取、离子交换以及气固、液固和气液固反应等。
凡涉及这类流固系统的操作，按其中固体颗粒的运动状态，一般将设备分为固定床、移动床和流化床三大类，近年来，流化床设备得到越来越广泛的应用。
固体流态化过程按其特性可分为密相流化和稀相流化。
密相流化床又分为散式流化床和聚式流化床。
一般情况下，气固系统的密相流化床属于聚式流化床，而液固系统密相流化床属于散式流化床。
当流体流经固定床内固体颗粒之间的空隙时，随着流速的增大，流体与固体颗粒之间所产生的阻力也随之增大，床层的压强降则不断升高。
为表达流体流经固定床时的压强降与流速的函数关系，曾提出过多种经验公式。
一种较为常用的公式可以仿照流体流经空管时的压降公式（Moody 公式）列出。
即：22u d H p p m m ρλ⋅⋅=∆（4-1）式中H m ——固定床层的高度，m ；d p ——固体颗粒的直径，m ； u 0——流体的空管速度，m ／s ； ρ——流体的密度，kg/m 3； λm ——固定床的摩擦系数。
由固定床向流化床转变时的临界速度u mf ，也可由实验直接测定。
实验测定不同流速下的床层压降，再将实验数据标绘在双对数坐标上，由作图法即可求得临界流化速度，如图4-1所示。
为计算临界流化速度，我们可采用下面这种半理论半经验的公式mms pmf d u εεμρρ-⨯-⨯=1)(15032（4-2） 式中μ——流体的黏度，Pa ／s ；d p 一一平均粒径，m ； ρs ——填料密度，kg/m 3； εm ——空隙率。
实验4 流化床基本特性的测定
实验四流化床基本特性的测定流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并使固体颗粒具有某些流体特征的一种床型，它是流态化现象的具体应用，已在化工、能源、冶金、轻工、环保、核工业等部门得到广泛应用。
化工领域中，加氢、烯烃氧化、丙烯氨氧化、费-托合成及石油的催化裂化等均采用了该技术。
因此，它是极为重要的一种操作过程。
流化床反应器的重要特征是细颗粒催化剂在上升气流作用下作悬浮运动，固体颗粒剧烈地上下翻动。
这种运动形式使床层内流体与颗粒充分搅动混和、物料连续、结构紧凑、传质速度快、传热效率高、床层温度分布均匀，避免了固定床反应器中的热点现象，但操作中会造成固体磨损、床层粒子返混严重、反应中转化率不高等现象。
一、实验目的1．通过冷模观察聚式和散式流态化的实验现象，建立起对流态化过程的感性认识。
2．了解流化床的压降分布原理，通过冷模测定流化床的特定曲线。
3．通过冷模观察得到临界流化速度和带出速度，并计算出费劳德数Fr、膨胀比和流化数。
4．掌握流化床液体停留时间分布的测定方法及实验结果分析。
二、实验原理1．流化现象流体从床层下方流入，通过图1中虚线所示的分布板而进入颗粒物料层时，随着流体流速u0的不同，会出现不同的流化现象（图1）。
(a)(b)(c)(d)(e)固定床临界流态化散式流态化聚式流态化稀相流态化图1 流化现象（1）固定床阶段流体流速较低时，固体颗粒静止不动，即未发生流化，床层属于固定床阶段（图1（a）），阻力随流体流速增大而增大。
（2）临界流化阶段流体流速继续增大，颗粒在流体中的浮力接近或等于颗粒所受重力及其在床层中的摩擦力时，颗粒开始松动悬浮，床层体积开始膨胀，当流速继续增大，几乎所有的粒子都会悬浮在床层空间，床层属于初始流化或临界流化阶段（图1（b））。
此时的流速称为临界流化速度或最小流化速度u mf。
（3）流化阶段对于液固流化床，当液速u f>u mf时，由于液体与固体粒子的密度相差不大，此种床层从开始膨胀直到气力输送，床内颗粒的扰动程度是平缓的加大的，床层的上界面较为清晰，即床层膨胀均匀且波动较小，床层属于散式流化阶段（图1（c））。
流化床反应器的特性测定
流化床反应器的特性测定前言流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。
在用于气固系统时，又称沸腾床反应器。
流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉（见煤气化炉）；但现代流化反应技术的开拓，是以40年代石油催化裂化为代表的。
目前，流化床反应器已在化工、石油、冶金、核工业等部门得到广泛应用。
一、实验目的流化床反应器的重要特征是细颗粒催化剂在上升气流作用下作悬浮运动,固体颗粒剧烈地上下翻动。
这种运动形式使床层内流体与颗粒充分搅动混和，避免了固定床反应器中的热点现象，床层温度分布均匀。
然而，床层流化状态与气泡现象对反应影响很大，尽管有气泡模型与两相模型的建立，但设计中仍以经验方法为主。
本实验旨在观察和分析流化床的操作状态，目的如下：(1) 观察流化床反应器中的流态化过程(2) 掌握流化床压降的测定并绘制压降与气速的关系图(3) 计算临界流化速度及最大流化速度,并与实验结果作比较二、实验原理与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是：①可以实现固体物料的连续输入和输出；②流体和颗粒的运动使床层具有良好，关系图的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制,特别适用于强放热反应；③便于进行催化剂的连续再生和循环操作，适于催化剂失活速率高的过程的进行，石油馏分催化流化床裂化的迅速发展就是这一方面的图 1-1 气体流化床的实际ΔP -u 典型例子。
流化床存在的局限性:①由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动，无论气相或固相都存在着相当广的停留时间分布，导致不适当的产品分布，阵低了目的产物的收率；②反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机会，降低了反应转化率；③由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使催化剂加速粉化，加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂的带出，造成明显的催化剂流失。
实验4 流化床基本特性的测定
下降，流体速度继续增加，床层压降保持不变，床层高度逐渐增加，固体颗粒悬浮在流体中，并随
气流上下流动，此为流化床阶段，在B点的流速就是临界流化速度umf。 （2）最大流化速度
当流体速度大于固体粒子在流体中的沉降速度时，粒子将被流体带出床层，这个速度称为最大
流化速度或粒子的带出速度ut，它是流化床流速的上限。此时如不连续补充固体颗粒，床层迅速消 失，所以在压力降图上曲线急剧下降（图2中的GH段）。颗粒在流体中沉降，受到重力、浮力和流
ut
3.1(
s
f
f
)gd p
1/ 2
（12） 式中：Re——雷诺数，Re= dP f ut/；
dp——颗粒当量直径，m； ρf—流体密度，kg/m3； ρS—颗粒密度，kg/m3； µ—流体粘度，kg ⋅m−1⋅s−1； ut—最大流化速度，m/s； umf—临界流化速度，m/s。 最大流化速度除了可用经验式计算外，也可通过实验直接测定。由图2可知，如果再加大流速
2
——方差或散度。
2
2
ˆt 2
2 Pe
2 1 2 Pe
1 e Pe
（19）
通过实验测得
c（τ）与
τ
的关系数据，然后由式（17）求得
tˆ
，由式（18）求得
2
，通过式
（19）求出模型参数 Pe 的值。
三、实验装置与流程
实验四 流化床基本特性的测定
流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并使 固体颗粒具有某些流体特征的一种床型，它是流态化现象的具体应用，已在化工、能源、冶金、轻 工、环保、核工业等部门得到广泛应用。化工领域中，加氢、烯烃氧化、丙烯氨氧化、费-托合成 及石油的催化裂化等均采用了该技术。因此，它是极为重要的一种操作过程。
流化床颗粒接收器内流动与传热特性数值模拟研究
流化床颗粒接收器内流动与传热特性数值模拟研究太阳能作为一种清洁可再生能源未来很有可能代替传统的化石燃料,太阳能热利用技术应运而生,其中聚光太阳能发电技术近年来得到迅速发展,提供了一种可再生能源转换系统。
接收器是聚光太阳能发电系统的关键部分,决定着整个系统的热电转换效率。
目前对于接收器的研究主要集中于如何通过改进接收器结构来改善传热介质的流动特性,从而获得高温介质,提高接收器热电转换效率。
本文对流化床颗粒接收器内颗粒流动特性进行相关性的研究,采用数值模拟方法分别研究了稀疏和稠密颗粒相在流化床接收器内的流动和传热特性。
基于欧拉-拉格朗日方法对太阳能流化床颗粒接收器中的气固两相流动进行建模,分别采用离散颗粒模型(Discrete Phase Model,DPM)和稠密离散颗粒模型(Dense Discrete Phase Model,DDPM)对接收器中稀疏和稠密颗粒进行描述,在稠密颗粒流中考虑了颗粒碰撞,模型中通过离散单元模型(Discrete Element Model,DEM)进行封闭。
辐射源相和接收器内辐射场的相互作用通过Solar Load 模型和离散坐标模型(Discrete Ordinate,DO)描述。
基于DPM方法对内循环流化床内稀疏颗粒流动和传热过程进行数值模拟,分析了稀疏颗粒在接收器内的宏观运动以及颗粒运动特性对温度场的影响,对比分析了不同气体质量流量下的颗粒运动和传热特性。
得出在气体进口流量增大时,颗粒和气体在接收器内的再循环特性增强,传热效果也增强。
传热介质的热传递系数和颗粒的吸收系数随颗粒体积分数增加而增加。
基于DDPM-DEM方法对双腔式内循环流化床接收器内的稠密颗粒运动和传热过程进行数值模拟,模型中考虑了颗粒的流动、碰撞和传热作用。
分析了稠密颗粒在该接收器内的流动特性,以及稠密颗粒循环流对传热效果的影响。
得出稠密颗粒内循环流动可以增强接收器列颗粒与气体之间的热传递效果,同时接收器内的温度分布也更加的均匀,颗粒温度和气体温度得到很大提高,分别达到1400K和1200K。
流化床反应器流动特性测定实验
流化床反应器流动特性测定实验一、实验目的1）观察聚式和散式流态化的实验现象，学习流体通过颗粒床层流动特性的测量方法；2）测定流化曲线（ p~u曲线），作出流化曲线图，确定临界流化速度u mf；3）测定临界流化速度，并作出流化曲线图。
二、实验原理流态化是一种使用固体颗粒通过与流体接触而转变成类似于流体状态的操作。
近年来，这种技术发展很快，许多工业部门在处理粉粒状物料的输送、混合、涂层、换热、干燥、吸附、煅烧和气---固反应过程等过程中，都广泛地应用了流态化技术。
1、固体流态化过程的基本概念如果流体自下而上地流过颗粒层，则根据流速的不同，会出现三种不同的阶段，如下图所示：固定床流化床气力输送流化过程的几个阶段1）固定床阶段如果流体通过颗粒床层的表观速度（即空床速度）U较低，使颗粒空隙中流体的真实速度U1 ,则小于颗粒的沉降速度U t 则颗粒基本上保持静止不动，颗粒称为固定床。
2）流化床阶段当流体的表观速度U加大到某一数值时，真实速度U1比颗粒的沉降速度U t大了，此时床层内较小的颗粒将松动或“浮起”，颗粒层高度也有明显增大。
但随着床层的膨胀，床内空隙率ε也增大，而U1=U/ε，所以，真实速度U1随后又下降，直至降到沉降速度U t为止。
也就是说，在一定的表观速度下，颗粒床层膨胀到一定程度后将不再膨胀，此时颗粒悬浮于流体中，床层有一个明显的上界面，与沸腾水的表面相似，这种床层称为流化床。
因为流化床的空隙率随流体表观速度增大而变化，因此，能够维持流化床状态的表观速度可以有一个较宽的范围。
实际流化床操作的流体速度原则上要大于起始流化速度，又要小于带出速度，而这两个临界速度一般均有实验得出。
3）颗粒输送阶段如果继续提高流体的表观速度U，使真实速度U1大于颗粒的沉降速度U t，则颗粒将被气流带走，此时床层上界面消失，这种状态称为气力输送。
2、固体流态化的分类流化床按其性状的不同，可以分为两类，即散式流态化和聚式流态化。
图像法用于流化床颗粒混合特性的研究
维普资讯
第２ Ｏ卷第 ５ 期
２０ 年 １ ０６ ０月
高
校
化
学
工
程
学
报
Ｎｏ５ 、 １ Ｏ ，． ｏ２
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文 章 编 号 ： １０ —０ ５２ ０ ）５０ ４ －７ ０ ３９ １ （０ ６０ —７ ５０
流态化实验报告
一、实验目的1. 观察并理解固体流态化现象。
2. 测定床层的堆积密度和空隙率。
3. 研究流体通过颗粒床层时的压降与空塔气速的关系，并确定临界流化速度。
4. 了解流化床流动特性的差异，如聚式流化和散式流化。
5. 掌握流化床流动特性的实验研究方法。
二、实验原理固体流态化是指流体通过固体颗粒床层时，在一定的流速范围内，固体颗粒能够悬浮在流体中自由运动，表现出类似流体的性质。
当流速低于某一临界值时，颗粒呈静止状态，称为固定床；当流速超过临界值时，颗粒开始运动，床层呈现流态化状态。
流态化实验主要研究以下关系：1. 床层的堆积密度和空隙率：通过测定床层高度和床层体积，计算堆积密度和空隙率。
2. 压降与空塔气速的关系：通过测定流体通过床层时的压降和空塔气速，绘制流化曲线，确定临界流化速度。
3. 流化床流动特性的差异：观察聚式流化和散式流化的现象，分析其差异。
三、实验装置与材料1. 实验装置：流化床实验装置，包括气体流量计、压差计、温度计、气体分布板、石英砂床层等。
2. 实验材料：石英砂颗粒，空气或水。
四、实验步骤1. 准备实验装置，检查各部件是否正常。
2. 将石英砂颗粒倒入床层，调整床层高度，测量床层体积和首次静床高度。
3. 打开电源，启动风机，调节气体流量，从最小刻度开始，逐步增加流量，同时记录空气流量、空气温度、床层压降等上行原始数据。
4. 继续调节气体流量，从上行的最大流量开始，逐步减少流量，直至最小流量，记录相应的下行原始数据。
5. 测量结束后，关闭电源，再次测量经过流化后的静床高度，比较两次静床高度的变化。
6. 重复以上步骤，进行多次实验，确保数据的准确性。
五、实验结果与分析1. 床层的堆积密度和空隙率：通过测量床层体积和首次静床高度，计算堆积密度和空隙率。
结果显示，床层的堆积密度约为1.5 g/cm³，空隙率约为0.45。
2. 压降与空塔气速的关系：通过绘制流化曲线，确定临界流化速度。
结果显示，临界流化速度约为0.6 m/s。
流化床干燥设备中破碎与颗粒粒度的研究与控制
流化床干燥设备中破碎与颗粒粒度的研究与控制在流化床干燥设备中，破碎与颗粒粒度的研究与控制是关键的工作内容。
流化床干燥设备是一种常见的干燥设备，广泛应用于化工、制药、食品等行业中。
在干燥过程中，破碎与颗粒粒度的研究与控制对于产品的质量和生产效率有重要影响。
首先，破碎是指将物料粉碎成所需颗粒的过程。
在流化床干燥设备中，物料的粉碎是为了增加物料表面积，提高干燥速度和效率。
同时，粉碎还可以改善物料的流动性和均匀性，使其更容易流化和干燥。
因此，破碎是流化床干燥设备中的重要步骤。
破碎的控制在流化床干燥设备中是必要的，可通过控制物料的进料速率、破碎机的转速和破碎机的破碎程度来实现。
对于不同的物料和破碎需求，需要根据实际情况进行调整。
一方面，过快的破碎速度可能导致物料过度破碎，影响产品的颗粒粒度；另一方面，过慢的破碎速度则可能导致物料不易流化和干燥。
因此，合理地控制物料的破碎速度是确保流化床干燥设备正常运行和优质产品生产的关键。
其次，颗粒粒度是指物料颗粒的大小。
在流化床干燥设备中，颗粒粒度的研究与控制主要包括颗粒的分布和控制。
颗粒的分布是指不同颗粒尺寸的物料在设备中的分布情况。
研究颗粒分布可以通过粒度分析仪等设备来进行，得到物料的粒度分布曲线，进一步了解物料的颗粒尺寸分布规律。
控制颗粒粒度对于产品质量和生产效率同样至关重要。
通过控制物料的颗粒粒度，可以获得一致的产品质量和颗粒大小，满足客户需求。
此外，颗粒粒度的控制还可以提高流化床干燥设备的运行稳定性和干燥效率。
调整物料的进料速率、干燥温度和干燥时间等参数，可以对颗粒粒度进行控制。
在流化床干燥设备中，破碎与颗粒粒度的研究与控制需要综合考虑多种因素。
首先是物料的特性，如初始颗粒大小、形状、硬度等。
这些物料特性将直接影响到破碎和颗粒粒度的控制方法和参数选择。
其次是干燥设备的工作参数，如进料速率、破碎机的转速、干燥温度等。
通过合理地调整这些参数，可以达到破碎和颗粒粒度的控制要求。
流化床颗粒的分类及其流化特性
流化床颗粒的分类及其流化特性流化床颗粒的分类及其流化特性：1973年geldart根据多年对颗粒大小对流化床流化特性的研究，将颗粒的流化特性与颗粒平均径的关s分成a、b、c和d四大类，并将它们表绘在以dp为横坐标，以固体密度ρp与流化气体密度ρg的差（ρpcρg）为纵坐标的图上（参看下面的geldart颗粒分类图）。
以便可供根据物理或反应过程的特性对流化特性的建议，以采用适合于自己工业化的特点的颗粒粒径及原产。
a类颗粒了（充气流化特性）：a类颗粒的特点是颗粒的平均尺寸较小，颗粒的密度较低。
由图可知，a类颗粒一般颗粒的平均粒径＜100微米，颗粒密度小于1400kg/m3，这类颗粒由于凝聚性较小，因此颗粒间充气性好，床层膨胀比（r≡床层流化时的高度hf/床层静止时的高度h0）大，当床层气速达到起始流化速度时，床内还不会产生气泡（即床层的起始鼓泡速度大于起始流化速度），当气速进一步增加时，床内虽产生了气泡，但气泡较小，气泡的聚恪⒎至阉俣纫部臁ｋ以，这类颗粒应该说是流化特性较好的一类颗粒。
（说明：起始流化速度umf即是流化床开始流化时的最小速度。
起始鼓泡速度umb即是流化床内出现笫一个气泡时的气体速度。
）在工业上采用时应尽可能采用这类颗粒。
在石化行业中的催化裂化装置上首先被采用，在这个行业中，催化剂中必须所含一定量的小颗粒，大于44微米被称作关键组分。
这类颗粒以后在丙烯氨水解制丙烯腈等流化床中也获得了应用领域。
b类颗粒（沙状流化特性）：由图可知，b类颗粒一般颗粒的平均粒径＜40微米＜500微米，颗粒密度＜1400kg/m3＜4000kg/m3。
这类颗粒在气速达到或稍高于颗粒的起始流化速度时，床染统鱿至似泡，床层膨胀比r较a类颗粒小，气泡聚阆窒笱现兀气泡直径也迅速变大，且气泡随床高而变大，当气泡达到床层表面时破裂，从而影响了流化质量，影响了床层与传热面间的传热和相间的传质。
这类颗粒在工业上应用领域也较多，例如醋酸乙烯、农药百菌清和苯酐行业都存有采用。
内旋流流化床内颗粒运动规律的试验与数值研究
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非均匀布风使流化床床 内固体颗粒产生大尺度 内 旋流 ， 改善 了燃料横 向扩散、 偏析特性 ， 使燃料能在床 内迅速干燥、 碰撞 、 破碎并着火燃烧 ． 目前针对 内旋流 流化床在不同布风板形状和布风方式下的床 内床料扩
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流化床干燥设备中颗粒流动性的研究进展
流化床干燥设备中颗粒流动性的研究进展流化床干燥设备是一种广泛应用于化工、制药、食品等行业的干燥设备，它具有干燥速度快、热效率高、易于控制等优点。
而颗粒流动性是流化床干燥设备中一个重要的参数，对干燥效果和设备运行稳定性有着重要影响。
在这篇文章中，我们将探讨流化床干燥设备中颗粒流动性的研究进展。
首先，我们需要了解什么是颗粒流动性。
颗粒流动性是指颗粒物料在流化床干燥设备中的流动特性，包括颗粒与气固两相的相互作用、颗粒之间的相互作用以及颗粒与床层之间的相互作用。
颗粒流动性的好坏直接影响颗粒的流动性能和干燥效果。
近年来，研究者们在颗粒流动性方面进行了大量的研究工作。
首先是对颗粒流动特性的实验测量和分析。
通过实验测量，可以获得颗粒在流化床干燥设备中的流动参数，如颗粒的平均速度、颗粒的流化度、颗粒的流化状态等。
同时，通过分析颗粒流动的力学特性，可以揭示颗粒流动性的内在规律。
其次，研究者们还利用模拟软件对颗粒流动性进行模拟和预测。
模拟软件可以模拟颗粒在流化床干燥设备中流动的过程，通过数值模拟，可以得到颗粒流动的速度分布、流化床底部径迹、颗粒与床层之间的相互作用等重要参数。
这些参数对于优化流化床干燥设备的结构和操作参数具有重要的指导意义。
此外，研究者们还进行了颗粒流动性的改进和优化。
在流化床干燥设备中，颗粒流动性的改进可以通过多种途径实现。
例如改变床层的结构，增加颗粒之间的接触面积，从而提高颗粒的流动性能；调整干燥介质的速度和温度，改变颗粒在流化床中的流动状态，提高颗粒的流化度；改变颗粒的形状和颗粒粒径分布，调整颗粒之间的相互作用，改善颗粒的流动性能等。
在实际应用中，研究者们还发现了一些问题和挑战。
例如，在实际干燥过程中，颗粒可能会发生堵塞和积聚的现象，降低了干燥效果；颗粒流动性的不稳定性会导致设备运行不稳定，增加了运行成本和维护难度。
因此，研究者们亟需解决这些问题，改善颗粒流动性，提高干燥效果和设备的稳定性。
综上所述，颗粒流动性在流化床干燥设备中具有重要的研究价值和应用前景。
循环流化床流体动力特性研究
循环流化床流体动力特性研究循环流化床（CyclicFluidsizedBeds）是在一个充满着悬浮颗粒固体的流体称为基体（carrier）中，利用气体提供动力，并在流体流动的过程中使悬浮颗粒固体组成一个流动的均质系统。
循环流化床利用自身的流量特性，可以达到反应的物理化学变化，从而实现所需的产品加工以及其他工艺操作。
循环流化床流体动力特性是其运行效率和可控性的重要因素，因此有必要对其特性进行研究。
循环流化床流体动力特性研究主要集中在流体温度特性、流场结构特性、流速场特性以及流变特性几个方面。
首先，流体温度特性是指循环流化床流体的温度在流体外环境温度变化时如何反应，其衡量标准是温度上升曲线。
其次，流场结构特性是指在不同的流体流速条件下，混合分散系统中流体流动的均质状态以及混合物的不均匀性。
第三，流速场特性指在循环流化床流体中，流体流速随位置和方向的变化规律。
最后，流变特性指循环流化床流体流变特性，即在特定的温度和流速条件下，流体的粘度是如何变化的。
研究循环流化床流体动力特性的实验方法主要包括对流体速度场、流体温度场以及流体流变特性的实验测量分析，以及使用数值模拟的方法来分析不同的实验条件下的流体流动特性。
实验中首先需要采集循环流化床流体的温度、流速以及其他指标数据，用于确定流体温度特性、流场结构特性、流速场特性以及流变特性。
此外，对煤气等对温度更敏感的流体进行实验时，需要注意控制温度、湿度及相关参数的变化，以此来更精确的模拟实际运行条件。
循环流化床流体动力特性的实验结果可以用于研究流体流场的稳定性，以及提高循环流化床流体在不同运行条件下的运行效率。
结合试验结果可以更好的设计和优化循环流化床流体，使其能够更有效地实现反应过程，从而提高循环流化床流体的运行效率和生产效率。
综上所述，循环流化床流体动力特性的研究具有重要的意义，为优化循环流化床的性能和可控性提供了重要的理论依据。
循环流化床流体动力特性的研究需要考虑不同的参数，以及实验室和数值测试的介入，以确定循环流化床的运行效率和可控性。
内旋流流化床内颗粒流动特性数值研究
内旋流流化床内颗粒流动特性数值研究近年来，内旋流流化床技术作为一种新兴的现代颗粒流体动力学计算方法已经受到了越来越多研究者的关注，并在相关领域中得到了较好的应用效果。
内旋流流化床是指它的典型的特性和表现是一个独特的复杂流动环境，其中床内的颗粒甚至会在一定的充分条件下受到床内支撑物的作用而不断变化，这种特性使得内旋流流化床技术在许多研究者看来有着极大的潜力。
为了更好地理解内旋流流化床的特性，本文将以数值模拟的方法对床内颗粒的流动特性进行研究。
首先，本研究尝试使用基于OpenFOAM的宏观数值模拟方法，对床内颗粒在不同参数条件下的流动特性进行分析模拟。
为了更好地理解模拟的结果，本研究还利用原子力显微镜技术对内旋流流化床进行了详细的观察，以便将所获得的宏观数据与实际环境进行比较。
根据实验结果，可以看出，当流化床内部的颗粒由于不同的参数条件而发生变化后，床内颗粒的流动特性也会发生变化。
例如，当恒定的粒径密度和流速较低时，床内颗粒形成的流体流动可以分为均匀流动和螺旋流动两种；而当恒定的粒径密度和流速较高时，床内颗粒形成的流体流动可以分为连续式螺旋流动和离散式螺旋流动两种。
此外，在数值模拟的过程中，模拟结果也表明了实验环境中床内颗粒的随机分布情况，以及颗粒的流动特性与流速的相关性；这两个特性可以作为模拟的参考，并可以用于优化实际应用中的工况参数。
此外，本研究还发现，床内颗粒在受到空气流体和床内支撑物作用时，其受力分布会发生变化，其中颗粒可以形成均匀的构型，或者形成不同的固定构型，其中的变化过程受空气流体的条件和床内支撑物的数量以及形状等参数的影响。
当床内支撑物的数量较多时，床内颗粒受到空气流体作用形成的构型会受到更大的制约，它们会形成更为规则的固定构型；而当床内支撑物的数量较少时，床内颗粒受到空气流体作用形成的构型会受到较小的制约，它们会形成更为不规则的随机构型。
本研究的结果表明，床内颗粒受到内旋流流化床的影响，会发生变化，而且变化的程度受流速和支撑物的影响，因此床内流动的特性也会发生变化，这些都将反映在颗粒的受力分布中。
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内旋流流化床床内颗粒运动特性的试验研究
徐 旭，池 涌，李 斌， 严建华， 岑可法
（ 浙仁大学热能工程研究所， 浙江 杭州 ３０２） １０７
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文献标识码： Ａ
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为了方便流化床倾斜布风板附 近颗粒运动的分
析， 定义了几个重要参数：
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（ ８ ６１ ） ３２０ ． ５ ９
化床装置， 应用分层取样技术对微倾斜布风板实现流化床内
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２． ３
皿要参数
流动特性的研究工作进行了许多〔 ５ 仍有必要进 ３１ －，
行内旋流流化床床内颗粒运动特性的研究。 本文在冷态流化床试验台上进行流化床床内颗 粒运动特性的试验研究， 采用微倾斜布风板获得不 均匀布风并应用分层取样技术得到颖粒扩散的动态 特性， 分析了流化风速、 顺粒密度和粒度等因素对流 化床内分层的影响。
中 国 电 机 工 程 学 报
第２卷 １
减弱； 床层太浅时， 即使人为建立了颗粒循环， 也只
能影响到不同气速交界处的很小区域。
内旋流流化床与多室燃烧／ 气化流化床有相似 之处， 但内旋流流化床的床内横向扩散较多室燃烧／ 气化流化床剧烈。因此尽管多室流化床气流喷动床
定时间 后打开旁路风门终止运行， 用吸尘器将每一 区域的床料和示踪物一起吸出， 筛分， 称出示踪物的 重量， 计算示踪物的分布。
出炉外。 流化床床内颗粒的运动主要由以下几方面引
ｏｔｎ ｕｔｎ ｔｅ ｄ ｅ ｂｄ ｔ ｐｅ ｎ ｔ ｈ ｈ ｂ ｉｃｃｌｉ ｉ ｈ ｆｉｚ ｅ ａｄ ｒ ｅｔ ｉ ａ ｉ ａｏ ｎ ｌ ｉｄ ｎ ｏ ｖ ｈ ｇ ｒ ｕ ｅ
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Ｋ Ｙ Ｄ ｐｒ ｌ ｏｏ； ｎ ｒ ｌ ｕ ｔｇ ｄｅ Ｗ Ｒ ： ｃ ｍ ｔｎ ｔ ｉｅ ａｃｃｌｉ ｆｉｚ Ｅ Ｏ ａｉｅ ｉ ｈ ｔ ｎ ｉ ａｎ ｌ ｉｄ ｔ ｅ ｒ ｕ
ｓｅ ｔ ｎ ｔ ｎ ｅｅ ｕｏ ｏｐｒｃ ａｄ ｉｅｓｙ ｔｎ ｈ ｔ ｒ ｓ ｒ ｄｆ ｉ ｆ ｔ ｅ ｔ ｎ ｎｉ ｒ ｇ ｅ ｈ ａ ｖ ｓ ｉ ｓｎ ａｉ ｎ ｈ ｔ ｔ ｅ ｆ ｌ ｅ
１ 引盲
流化床技术由于燃烧效率高、 姗料适应性广、 负 荷调节范围宽、 污染物排放低等特点得到广泛的应 用。 流化床床内颗粒的大规模循环不仅可以加剧 顺粒横向扩散， 提高燃烬速率， 实现然烧的均匀性和 稳定性， 还将有利于促使不始物质的定向移动并排
（） Ｐ Ｐ） ２ 密度比（／６ 下标ｓ Ｓ ， 表示示踪物， 下标ｂ
表示床料；
２ 试验部分
２１ 试验装Ｉ ． ｔ
（） 成／ ６ 下标同 ３ 粒度比（ ｄ） ， 上；
（） ４ 混合指数 ：
刀了 １
冷态流化床试验台如图１ 所示， 床层分为上、 下 两部分， 并水平方向划分为６ 共１个区域， 块。 ２ 可同 时测定横 向和纵向的示踪物分布， 床水平截 面 ３０ ８ ｍ ， ２ ｘ ｍ 布风板倾角 １｀， ３０ ０ 风帽 ６ 个， Ｃ ３ 布风 板开孔率 １４％， 个风室独立送风。选择 ３ ． ４ ３ 种不 同的示踪物： 砖块、 煤和灰渣， 其密度依次为 ０７ ｘ ． ６
ａ ｄ ｔｂｔｎ ｏ ｅ ｅ ｅ Ｔ ｒ ｓ ｄ ｆ ｅｔ ｗ ｅ ｉｒ ｕｉ ｒ ｉｉｒ ｒ ｓ ． ｅ ｉｌｓ ｅ ｎ ｂｔｅｎ ｉ ｓ ｉ ｏ ａ ｓ ｓ ｄ ｈ ｅ ｅ ｉ ｒ ｅ ｒ ｔ ｇ ｓ ｆ ｐｅｉｅ ｖ ｕ ｎ ｅｐｒ ｅｔ ｏｅ Ｔ ｅ ｓｌ ｏ ｃ ｄ ｌ ａｄ ｘｅｍ ｎａ ｎ． ｈ ｒ ｕｓ ｒ ｔ ｄ ａ ｅ ｉ ｌ ｅ ｔ ｆ
Ｘ Ｘ ， Ｉ ｇ Ｌ Ｂ ， Ｎ －ｕ， Ｋ ｆ Ｉ ｎｈａ Ｃ Ｎ － Ｕ Ｃ Ｙ ｎ， ｉ Ｙ ｕ Ｈ ｏ Ｉ Ａ ｉ ｎ ａ Ｅ ｅａ （ｎｔｕ ｆ Ｔ ｅ ａＰ ｗ ｒ ｉ ｅｎ， ｊｎ Ｕ ｉ ｒｔ， ｇｈｕ ０７Ｃ ｉ ） Ｉｓｔ ｅ ｈｒ ｌ ｅ Ｅ ｇ ｅ ｉ Ｚ ｅａｇ ｖ ｓｙＨ ｎｚｏ ３０２， ｎ ｉｔ ｏ ｒ ｍ ｏ ｎ ｎ ｒｇ ｈ ｉ ｎ ｅｉ ａ １ ｈａ
了 用不均匀布风来实现床内顺粒的大规模循环， 并 用液体进行了 试验。Ｍ ｒ 对人为不均匀布风形成 ｅ ｙ ｒ 的湾流（ｕ ｓｅ ） Ｇ ｌ ｔａ 现象进行试验， ｆ ｍ ｒ 指出： 当床层较
高时。 因气泡在床层的分布趋于均匀而环不仅可以加剧了顺粗横
ｄｆ ｉ ｉ ａａｚ ｍ ｔ ｍ ｔ ｌ． ｉ ｅｉｎ ｈｔ ｉｕｏ ｓ ｌｅ ａ ｅ ａｃｌ Ｉ ｓ ｄ ｔ ａ： ｆｓｎ ｎｙ ｄ ｈ ｉ ｙ ｔ ｖ ｅ ｔ ａ
ｉ ｒ ｓ ｇ ｅ ｒ ｌ ｉ ａｄ ｒ ｓｉ ｔ ｓ ｎ ｃｎ ｎ ｅ ｉ ｔ ａ ｖ ｏ ｔ ｎ ａ ｂ ｏ ｌ ｔ ｃａ ｎ ｈ ｉ ｅ ｃｙ ｉ ｄｔ ｕ ｒ ｉｒ ａ ａ
示 匀 风床 物 混 与 层 性 行 系 的 验 均 布 ，内 料 合 分 特 进 了 统 试 。
研究床内顺位扩傲的动态特性和流化风速、 顺粒密度以及顺 粒位度等因索对流化床内分层的影响． 并通过求解扩散方程 来分析布风不均匀性和布风倾角对风板附近物料扩傲的影 响。研究表明： 增大流化风速和布风板倾角能够强化顺较的 横向扩徽和流化床的内旋流强度； 对大而ｔ的顺粒存在一个 最佳速度比， 既能实现床内旋流又能防止顺较的严重分层， 并针对低风速区的分层现象， 提出了一个关联式， 该式的计 算值与实验值吻合较好。 内旋流流化床； 倾斜布风板 关橄词： 顺粒运动； 中图分类号：Ｋ ２ Ｔ ２９