文档介绍：第三节    固体流态化
一、 概述
二、 床层的流态化过程 三、 流化床的类似液体的特性 四、 流体通过流化床的阻力 五、流化床的操作范围
六、 流化床的主要特点 七、流化床的高度与直径
八、气力输送简介
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一、 性，可以设计出不同的流-固接触方式，易于实现过程的连续化与自动化。
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四、 流体通过流化床的阻力
流体通过颗粒床层的阻力与流体表观流速（空床流速）之间的关系可由实验测得。
下图是以空气通过砂粒堆积的床层测得的床层阻力与空床气速之间的关系。
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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：
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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。
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。
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所以，单位高度流化床层的阻力可表示为：
对于气-固流化床，由于颗粒与流体的密度差较大，故又可近似表示为：
上式表明，气体通过流化床的阻力与单位截面床层颗粒所受的重力相等。
流化床阶段床层阻力恒等于单位截面床层颗粒的净重力。
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五、流化床的操作范围
(一) 临界流化速度umf（ umf =εut）
流化床的正常操作范围为气速高于临界流化速度umf，低于颗粒的带出速度ut(即沉降速度)。[umf < u< ut]
1. 实测法
一般用空气作流化介质测得△p ～ u 曲线（如前图）直接读数，若实际操作流化介质不同于空气时，则：
代表以空气为流化介质时测出的临界流化速度。
2. 计算法
由于临界点是固定床与流化床的交叉点，所以临界点的压强降既符合流化床的规律也符合固定床的规律。
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当颗粒直径较小时，
两式联立求解
对于大颗粒，Rep>1000的情况，可只考虑因局部阻力而造成的动能损失。
对于球形颗粒，有εmf=，φs=，以上计算可进一步化简。
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对于其它许多系统，发现存在以下关系：
∴对于小颗粒
对于大颗粒
(二) 带出速度
颗粒带出速度即为颗粒的沉降速度，计算同前，即：
注意：计算umf时要用实际存在于床层中不同粒度颗粒的平均直径de，而计算ut时则必须用相当数量的最小颗粒的直径。
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(三)流化床的操作范围
流化床的操作范围即为空塔-截面速度的上下限，用比值ut/umf的大小来衡量，称流化数。
对于细颗粒，ut/umf=  大颗粒，ut/umf=
 由此可以看出，细颗粒流化床较粗颗粒床有更宽的流速操作范围。
不同的生产工艺过程中，流化数可在很大的幅度上变化，有些流化床的流化数可高达数百，远远超过上述 的最高理论值。
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六、流化床的主要特点
(一) 流化床中的两相流动
床内各处温度或浓度均匀一致，避免局部过热。但传热、传质推动力下降。
原因:在同一截面各处流体速度不完全相同，颗粒总是上下作往复循环运动；同时还作杂乱无章的不规则运动。流化床内部分流体也有相应的循环和混合现象。
(二) 流化床有类似液体的特点
流化床具有类似液体的流动性，故使操作易于实现连续化与自动化。
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(三) 流化床的不正常现象
1、节涌现象(腾涌现象)
床高：床径的比值（长径比）过大（床层为细长形），或气速过高时导致小气泡合并成大气泡的现象；
当气泡直径=床层直径时，则床层被形成相互间隔的气泡与颗粒层；
颗粒层被气泡向上推动，到达上部后气泡崩裂，而颗粒又分散下落，这种现象称为节涌现象。如图示：
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出现节涌现象时，由于颗粒层与器壁的摩擦造成压强降大于理论值，而在气泡破裂值又低于理论值，因而 △p ～ u图上表现为△p在理论值附近作大幅度的波动，如图所示：
床层发生节涌现象时，气固两相接触不良，且使容器受颗粒磨损加剧，同时引起设备振动。
防止节涌现象的措施：实际操作中应采用适宜的床层高度/床径之比值，以及适宜的操作气速。
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2、沟流现象
在大直径床层中，由于颗粒堆积不匀或气体初始分布不良，可在床内局部地方形成沟流。此时，大量气体经过局部地区的沟道上升，如图示，而床层的其余部分处于固定床状态而未被流