固体流态化实验

1、4固体流态化实验4.1实验目的掌握测定颗粒静态床层时的静床堆积密度P b和空隙率的方法； 测定流体通过颗粒床层时的压降 Pm与空塔气速U的曲线和临界流化速 Umf；4.2实验原理4.2.1固定床基本概念称这种固体颗粒床层为固当流体以较低的空速u通过颗粒床层时床层仍处于静止状态，定床。床层的静态特性是研究床层动态特性和规律的基础，其主要的特征有静床堆积密度P b和空隙率 两个，它们的定义分别如下：M除以静止床层的体积V计 因此P b在流体通过颗粒床层时 P b就有两种数值，它们的大小静床堆积密度：P b=M/V，它由静止床层中的固体颗粒的质量 算而得。P b数值的大小与床层中颗粒的堆积松紧程度有

2、关， 不是一个定值，如颗粒床层在最紧与最松两种极限状态时， 在床层最紧与最松时分别测量出相应的床层高度就可以计算得到。P b和固体颗粒密度P s固定床阶段压降 Pm与空速U的关系当流体通过固定床的空速较小时，床层的高度基本不变；当流体空速趋于某一临界速度颗粒开始松动，床层才略有膨胀。因此，在此临界速度以前，单位高度的床层的压降 Pn/L)与空速U的关系可由欧根公式来表示，并把欧根公式改写成如下形式：静床空隙率： S =1 - ( P b/ P s),它是由颗粒的静床堆积密度 计算而得。时，(2)K2(j)u PmWdm )*12式(1)中，以实验数据的空速U为横坐标，以( Pm/UL )为纵坐

3、标画图得一直线，从直线的斜率中求出欧根系数k2,从直线的截距中计算出欧根系数k1o4.2.2流化床基本概念当流体空速趋近某一临界速度Umf时，颗粒开始松动，床层略有膨胀，床层高度有所增加；当空速继续加大，此时固体颗粒悬浮在流体中作上下、自转、摇摆等随机运动，好象沸表明，散式流化过程床层压降不随流体空速的变化而变化。对于聚式流化，由于气泡的形成与破 裂，流化床层的压降会有波动，流化床层的压降曲线形状与散式流化压降曲线形状有一定的差异。起始流化速度U fmf起始流化速度umf可由固定床与流化床两阶段的“压降空速”曲线的交点求出。另外，若起始流化时的雷诺数Rm10,则由式计算得到的Umf还须乘以校正

4、系数。4.3实验装置流程固体流态化装置流程图对空气石英砂体系，流动的空气由鼓风机O 4提供，依次经过气体流量调节阀o 3、气体转子流量计 02、温度计O1及气体分布板后，穿过石英砂组成的床层，最后床层顶部O10排出。空气的流量由气体流量计读出，空气通过床层的压降由U形压差计读出，床层高度的变化由标尺杆测出。对水石英砂体系，其实验装置流程与空气石英砂体系大体相似。4.4操作步骤(1)用木棒轻轻敲打床层，使床层高度均匀一致，并测量出首次静床高度；(2 )打开电源，启动风机；3调节气体流量从最小刻度开始，然后气体流量每次增加 0.5m/h，同时记录下相应的空气流量、空气温度、床层压降等上行原始数据。

5、最大气体流量以不把石 英砂带出床层为准。调节气体量从上行的最大流量开始，每次减少0.5m3/h，直至最小流量，记录相应的下行原始实验数据。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 )在临界流化点之前必须保证有六点以上数据，且在临界流化点附近应多测几个点。4.5实验报告1).在直角坐标纸上作出p u曲线。.利用固定床阶段实验数据，求取欧根系数，并进行讨论分析。.求取实测的临界变化速度，并与理论值进行比较。.对实验中观察到的现象，运用气(液)体与颗粒运动的规律加以解释。4.6思考题.从观察到的现象，判断属于何种流化？.实际流化时，p为什么会波动？.由小到大改

6、变流量与由大到小改变流量测定的流化曲线是否重合，为什么？.流体分布板的作用是什么？ 4.7实验数据记录及数据处理结果示例实验装置：1#;实验温度：27 ;静床高度：143mm;起始流化高度：146.5m m石英砂密度=2.65g/cm硅胶密度=0.87 g/cm流量V(m3/h)上行压差(mmH2O)下行压差(mmH2O)流量V(m3/h)上行压差(mmH2O)下行压差(mmH2O)2.56.76.86.518.820.03.08.28.17.021.620.73.59.99.87.521.721.44.011.311.18.021.821.64.513.412.8921.821.95.015

7、.315.99.52221.95.517.117.71022.1226.020.519.010.521.922图形+上行腾的液体在翻腾，此时的颗粒床层称为流化床或沸腾床，临界速度Umf称为起始实验结果：K1=809.0,K2=3.54，U mf=0-263m/s流化速度。流化床现象在一定的流体空速内出现，在此流速范围内，随着流速的加大，流化床高度不断增加，床层空隙率相应增大。流化床根据流体有性质不同，可分为以下两种类 型。散式流化一一若流化床中固体颗粒均匀地分散于流体中，床层中各处空隙率大 致相等，床层有稳定的上界面，这种流化型式称为散式流化。当流体与固体的密度相差较小时会发生散式流化，如液-固体系。聚式流化对气固体系，因流化床中气体与固体的密度相差较大，气体对固体的浮力很小，气体对颗粒的支撑主要靠曳力，此时气体通过床层主要以大气泡的形式出 现，实验结果：K1=809.0,K2=3.54 , U mf=0.263m/s气泡上升到一定高度处会自动破裂，造成床层上界面有较大的波动，这种气固体系的流 态化称为聚式流化。2)流化床阶段压降 Pm与空速U的关系1.流化床层的压降 P