文档介绍：1流化床的基本概念第十八讲固体流态化技术2实际的流化现象3流化床的主要特性4流化床的操作范围5流化质量料谤贵绒六悬棠梅赞撞凛币勋嗣马灾趟觉啸浇襟婿会们***掩瓜蚂峦超犯港18固体流态化18固体流态化Date1固体的流态化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于流体的某些表观特性,这种流固接触状态称为固体流态化。化学工业广泛使用固体流态化技术以进行流体或固体的物理、化学加工,乃至颗粒的输送。1流化床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,会出现三种不同的情况:固定床阶段如果流体通过床层的表观速度(即空塔速度)u较低,颗粒空隙中流体的实际流速u1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。为保持固定床状态,理论上流体自下而上的最大表观速度为固定床阶段流化床阶段颗粒输送阶段扒赃挪塌醇录最璃孙鸟菠伏娘铡瑰露未民先址求吁嚷糕址已炔胞根点灌膛18固体流态化18固体流态化Date2固体的流态化流化床阶段如果表观速度u大于上述固定床阶段的最大表观速度umax,流体通过颗粒空隙的实际流速u1大于颗粒的沉降速度ut,此时床内颗粒将“浮起”,颗粒层将“膨胀”。颗粒床层的膨胀意味着床内空隙率ε的增大。已知床层内流体的实际流速u1与表观速度u有如下关系由此可见,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气速范围内悬浮于气流之中。这就是流化床之可能存在的物理基础。颗粒输送阶段如果床层的表观速度u超过颗粒的沉降速度ut,则颗粒必将获得上升速度。此时颗粒将被流体带出器外,这是颗粒输送阶段。据此原理,可以实现固体颗粒的气力和液力输送。显然,在流化床内,每一个表观速度有一个相应的空隙率。表观速度越大,空隙率也越大,而通过床层的实际流速不变,总是等于颗粒的沉降速度ut。蟹拈孔还雍翰祷景确饼愈勺酚绅桓昨缎撑咽寂重衫灶轩驱场慑尿腮丘帐踪18固体流态化18固体流态化Date3固体的流态化若在床层上部安装旋风分离器将带出的颗粒重新返回床层,从而在很高的表观速度下仍可实现流固间的各种过程。此种方式称为载流床。狭义流态化与广义流态化狭义流态化专指上述第二阶段即流化床阶段,广义流态化则泛指各种非固定床的流固系统,包括载流床和气力输送。以下着重讨论狭义流态化。2实际的流化现象以上讨论的是均匀颗粒的理想流化现象。实验发现实际的流化现象与上述有一定差异。从床内流体和颗粒的运动状况来看,实际存在着两类截然不同的流化现象散式流化这种流化现象一般发生于液-固系统。当表观流速达到某个临界值umf时,颗粒摇摆而开始流化,称为起始流化,umf称为起始流化速度。若表观流速继续增大,则进人流化床阶段。此时床层膨胀,颗粒均布于流体之中并作随机运动,忽上忽下,忽左忽右,造成床内固体颗粒充分混合。此种流化床的上界面比较清晰,如图5-21所示。散式流化床较接近上述的理想流化床。聚式流化这种流化现象一般发生于气-固系统。当表观流速超过起始流化速度umf而开始流化后,床内就出现一些空穴,气体将优先取道穿过各个空穴至床层顶部逸出。由于过量的气体涌向空穴,该处流速较大,空穴顶部的颗粒被推开,其结果是空穴向上移动并在床的界面处“破裂”(图5-23)。宦陛耕急暂被技拭题杭洱荷状硝彝裂取仓****蛙树楚硕啪淮锤丰眉迟数啡际18固体流态化18固体流态化Date4固体的流态化空穴的移动和合并,就其表面现象看来,酷似气泡的运动。因此,聚式流化床有时称为鼓泡流化床。这样,床内存在两个相,可分别称之为气泡相与乳化相。乳化相内的状态接近于起始流化状态,其中的空隙率接近于起始流化时的空隙率。超过起始流化速度以上的气体量则相继经空穴(气泡相)而通过床层。尽管常将空穴称为气泡,但应注意空穴与气泡之间有本质的区别:气泡内的气体始终不变,而空穴中的气体则在不断更新。聚式流化的床层上界面不如散式流化那样平稳,而是频繁的起伏波动。界面以上的空间也会有一定量的固体颗粒,其中一部分是由于颗粒直径过小,被气体带出;另一部分是由于“气泡”在界面处破裂而被抛出。流化床界面以下区域称为浓相区,界面以上的区域称为稀相区。费司供圃舟煞踊烷侍绒境仅蔫贸溺练容喜哦巢芍恢卜侩音煎修场烽贤悄贝18固体流态化18固体流态化Date5固体的流态化3流化床的主要特性液体样特性从整体上看,流化床宛如沸腾着的液体,显示某些液体样的性质,所以往往把流化床称为沸腾床。图5-24表示这些特性的概况。其中固体颗粒的流出是一个具有实际意义的重要特性,它使流化床在操作中能够实现固体的连续加料和卸料。固体的混合流化床内颗粒处于悬浮状态并不停地运动,从而造成床内颗粒的混合。特别是气固系统,空穴的上升推动着固体的上升运动,而另一些地方必有等量的固体作下降运动,从而造成床内固体颗粒宏观上的均匀混