流化床的流体力学特性

Re p
1000 : um2 f
sd p ( p f ) g 3 .............(112b)
1.75 f
m
1
s
2 mf

14,
1 mf
s2
3 mf
11.......1( 13)
8
二、临界流化速度
实测-为克服解锁的影响 ① ↓u，使床层自流化床缓慢恢复至固定床 ② 记下相应的气体流速、床层压降 ③ 在双对数坐标上标绘 ④ 按固定床区规律、流化床区规律各画延长线 ⑤ 两条直线的交点即临界流态化点
9
临界流化速度的实测 10
三、极限速度/终端速度
流体的极限速度=颗粒沉降时的终端速度
ut
[ 4gd p ( p f 3 f Cd
)1 ]2 m / s......1( 14)
Cd :阻力系数（是Re、s函数，实验求得）
已知Cd Re2p与Rep在s不同时的函数关系：
可求
Rep
4
二、固定床的压降
pm 150 (1 m )2 u 1.75 1 m f u2
Lm
3 m
(sd p )2
3 m
sd p
粘性损失：150
(1 m 3
m
)2

u (sd p )2Biblioteka 惯性损失：1.75
1



3
m
m

f u2 sd p


O

To T

P1 Po
17
d
3 p

f
(p f

2 f
)g

1.75
s
3 m
( d pumf f f
)2

150
(1 s
3
m

m
)
( d pumf f f
)......1( 12)
为简便，气体粘度以空气粘度代替，查得460℃空气粘度：
f 3.4 10-5 Pa s
pm Lm

150

(1
m 3
)2
m

(sd
u p)
2
Rep

d pu mf f f
20，粘性损失为主
Rep

d pu mf f f
1000，惯性损失为主
20 Rep 1000,两者都考虑
6
二、临界流化速度
经验公式： △p=gL（ρp-ρf ）·（1-ε）
pm Lm

4gdp3 f ( p 3f2

f
)
由：Rep

dput f f
........1( 15)计算u t
试计算双层流态烘干 机烘干粘土时，上下 层临界流化速度、终 端速度、工作速度。 已知：
平均颗粒粒径：dp＝0. 563mm；
13
14
m V
求上下层临界流化速度，终端速度，工作速度

dput f f
........1( 15)
Cd
Re
2 p

4
gd
3 p

f
(
p
3f2

f
) ......（ ...116）
11
计算流体中沉降颗粒的终端速度曲线图
例题见课本p11例1-3
Rep
根据d p， p， f 求出Cd 由图112, 根据s查Rep
Re
2，
p
Cd
Re2p
出气温度 进气密度
通过下层篦板的平均气体量V
出气密度
气体粘度：以空气在该温度下的粘度代
15
求上下层临界流化速度，终端速度，工作速度
思路
3. 终端速度的计算
可查
Cd
Re
2 p

4
gd
3 p

f
(
p
3f2
f
)
Rep

dput f f
4. 工作速度
uV A
16
求上下层临界流化速度，终端速度，工作速度
2
一、流化床的压降
解锁
u< Umf ，△p∝u； u↑， εm→ εmf， △pmax↓ →床层静压△p →进入流化床阶段
气体流化床压降与气体表观流速的关系
原因
△p·A
f浮
W
摩擦力
△p（Pa）
空气表观流速u（m/s）
3
一、流化床的压降
流体流速较低时，固定床阶段，床层的压降与 流速近似呈正比 随着流体流速的增加，床层压降存在△ pmax， 其值比床层静压稍大 流速继续增加，压降降至床层静压，从而进入 流化床阶段,这种现象也叫做床层“解锁”。 原因：床层从固定床转变为流化床时存在“惯 性”
△p·A
讨论
f浮
△p=gL（ρp-ρf ）·（1-ε）
①气体流化床中，压力不太高时
W
ρp >> ρf ， （1-10）可简化为：
摩擦力
△p= ρp gL·（1-ε） ②非理想状态：
近似等于床层静压强 单位面积床层所受重力
颗粒之间、颗粒与器壁之间存在摩擦力，消耗能 量，所以：u↑，△p有所增加，略高于静压强
思路 1. 临界流化速度的计算
未知
d
3 p

f
(p f

2 f
)g

1.75
s
3
m
( d pumf
f
f
)2

150
(1
s

3
m

m
)
( d pumf f f
)......1( 12)
未知
2. 考虑混合气体的密度及粘度
首先确定混合气体温度--平均值 进气温度
该温度下气体密度的计算--平均值
△pm- 固定床压降 εm-固定床孔隙率 Φs-颗粒形状系数
Lm-固定床床层厚度 u -表观流速
dp -颗粒直径（平均粒径替代）
5
二、固定床的压降
pm 150 (1 m )2 u 1.75 1 m f u2
Lm
3 m
(sd p )2
3 m
sd p
f : 流体粘度Pa s
一、流化床的压降
受力及求解
流化床阶段，固体颗粒悬
△p·A
浮于气流中，处于平衡状
态
f浮
△p·A +f = W 其中，
L
f =ρfgVp
W
=ρf g ·A L（1 - ε）
床层厚度
W =ρp g Vp =ρp g ·A L（1 - ε）
△p=gL（ρp- ρf ）·（1-ε） （1-10）
1
一、流化床的压降

150

(1
m 3
)
2
m

(s d
u p)
2

1.75

1



3
m
m
f u2 sd p
d
3 p

f
( p
f
)g

1.75
( d pumf f
)2
150 (1 m )
( d pumf
f
)

2 f
s
3
m
f
s
3
m
f
（1-12）
7
二、临界流化速度
d
3 p

f
( p

f
)g

1.75
( d pumf f
)2
150 (1 m ) ( d pumf
f
)......1( 12)

2 f
s
3
m
f
s
3
m
f
Re p
20 : umf

(sd p )2
150
(p
f )g f
3
m
1 mf
.........1( 12a)