固体流态化及气力输送

固体流态化及气力输送第1页，课件共24页，创作于2023年2月(1)固定床阶段

颗粒静止（流体空床流速小，颗粒受曳力小）；床层高度、空隙率，均保持不变；阻力服从欧根方程(）。第2页，课件共24页，创作于2023年2月

(2)流化床(沸腾床)阶段空床流速↑，颗粒受曳力↑，把颗粒托起；

临界流化状态(起始流化状态）：

最小流化速度空床流速一定时，有一个稳定的床层上界面。第3页，课件共24页，创作于2023年2月

(3)颗粒（气力或液力）输送当u=ut时，颗粒被带走。

带出速度：颗粒被吹出的临界速度。第4页，课件共24页，创作于2023年2月3.7.2流化床类似液体的特性流化床类似液体的性质第5页，课件共24页，创作于2023年2月

（1）密度比床层密度小的物体能浮在床层的上面;

（2）床层倾斜，床层表面仍能保持水平；

（3）床层中任意两截面间的压差可用静力学关系式表示（△p=ρgL,）；

（4）有流动性，颗粒能像液体一样从器壁小孔流出；（5）联通两个高度不同的床层时，床层能自动调整平衡。 第6页，课件共24页，创作于2023年2月3.7.3流体通过流化床的阻力

固定床阶段，阻力服从欧根方程，如图中a段；流化床阶段，床层压降基本恒定，如图中cd段；气流输送阶段，压降减小，如图中e段12351020304050100水力或气力输送流化床固定床斜率=1umfaa'夹带开始△p,mmH2Oe空气流速ucm/s流化床阻力损失与流速的关系（空气、沙粒系统）c,dbut第7页，课件共24页，创作于2023年2月

即：流化床层阻力=单位面积床层中颗粒的总重力，

因此流化床阶段，床层压降基本恒定。流化床阶段，近似认为颗粒处于动态平衡。第8页，课件共24页，创作于2023年2月3.7.4流化床的不正常现象（1）腾涌①现象：气泡长大将床层分成相互分开的气泡和颗粒层颗粒层象活塞一样被气泡向上推动，到达床层上界面，气泡崩裂，颗粒分散下落。②原因：气-固流化床中床层高度与直径的比值过大或气速过高。③后果：床层阻力大幅度波动，器壁被颗粒磨损加剧，设备振动，甚至将床中构件冲坏第9页，课件共24页，创作于2023年2月（2）沟流现象①现象：气体通过床层时形成短路，床层内密度分布不均匀，气、固接触不良，部分床层变成死床。②原因：与颗粒的特性、堆积情况、床层直径及气体分布板有关。③发生沟流现象时，床层阻力较正常值低第10页，课件共24页，创作于2023年2月3.7.5流化床的操作(1)临界流化速度临界流化状态：可按固定床计算（欧根方程）说明：公式误差较大，一般应以实验数据为准。第11页，课件共24页，创作于2023年2月(2)带出速度ut颗粒被流体带走时，注意：计算不均匀颗粒床层的带出速度用最小颗粒直径，保证操作可靠性。(3)流化床操作范围

第12页，课件共24页，创作于2023年2月①浓相区（床层）高度：床层上界面以下的床层高度。3.7.6流化床的高度与直径(1)流化床的高度高度=浓相区高度+稀相区高度浓相区稀相区第13页，课件共24页，创作于2023年2月②

稀相区高度（分离高度）：浓相区上界面到稀相区颗粒浓度恒定处的距离。◆分离高度取决于颗粒的粒度分布、颗粒的密度和气体的密度、粘度及结构尺寸和气速。◆目前，尚无可靠的计算公式。◆气速愈大，分离高度愈大。第14页，课件共24页，创作于2023年2月(2)流化床的直径

确定好流化床的操作气速后，即可根据气体的处理量确定流化床所需的直径D。V-气体的处理量，m3/s

；

u-流化床的实际操作气速，m/s。第15页，课件共24页，创作于2023年2月优点：①系统密闭，可避免物料飞扬，减少物料损失，改善劳动条件；②输送管线受地形与设备设置的限制小；③输送的同时易于进行物料的干燥、加热、冷却等操作；④设备紧凑，易于实现过程的连续化与自动化。缺点：①动力消耗大、颗粒尺寸受一定限制；②在输送过程中颗粒易破碎；③管壁受到磨损；④不适用于含水量大、有粘附性或高速运动时易产生静电的物料。3.7.7气力输送的一般概念气力输送：利用气体进行颗粒输送的过程。常用介质：空气。第16页，课件共24页，创作于2023年2月3.7.8气力输送的类型气力输送类型：稀相输送、密相输送。固气比R：单位质量气体单位时间内所输送的固体质量。（1）稀相输送固气比R

<25以下（通常为0.1~5)的气力输送，输送距离不长,一般为100m以下。(2)密相输送

固气比R>25的气力输送；用高压气体压送物料。第17页，课件共24页，创作于2023年2月利用惯性、过滤、静电等作用，从气体或蒸气中除去所含固体颗粒或液滴而使之净化，或者用液体对气体进行洗涤，即所谓的湿法净制。3.8气体的其他净化方法3.8.1惯性分离器

原理：利用气体与颗粒密度不同的性质，在气体的流动路径上设置挡板以使气体在流动时发生突然的转向，由于颗粒的惯性大，不易改变流动方向，因而可从气体中分离出来。

适用：从气体中分离出固体颗粒或液滴。

优点：结构简单、阻力小;缺点：分离效率不高，用作预除尘。第18页，课件共24页，创作于2023年2月说明：颗粒的直径及密度越大、气速越大、气体转折的曲率半径越小，则除尘效果越好。

挡板尘灰惯性分离器组第19页，课件共24页，创作于2023年2月3.8.2袋滤器

使含尘气体穿过袋状滤布，以除去其中的尘粒的设备。优点：能除去1μm以下的微尘、除尘效率高缺点：投资费用高、清灰麻烦、用于处理湿度高的气体时，应注意气温须高于露点。适用：在旋风分离器后作为末级除尘设备。1－排气口；2－上部箱体；3－喷射管；4－文氏管；5－控制器；6－气包；7－控制阀；8－脉冲阀；9－进气口；10－滤袋；11－框架；12－中部箱体；13－灰斗；14－排灰阀第20页，课件共24页，创作于2023年2月3.8.3静电除尘器利用直流高压电源使尘粒沉降的设备，基本部分为两个高压电极。原理：在放电电极周围产生电离圈，气体通过电离区时发生电离，电离产生的正负离子在向两极运动过程中撞击粉尘粒子，使尘粒带上电荷被两极吸引而从气体中分离出去。优点：有效地扑集0.1μm甚至更小的烟尘或雾滴，分离效率可高达99.99%；阻力小、气体处理量大。缺点：设备费和运转费均较高、安装管理要求严格。第21页，课件共24页，创作于2023年2月3.8.4湿式除尘器

使含尘气体与水或其他液体相接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及扩散、粘附等作用把尘粒从气流中分离出来的设备。（1）水膜除尘器

优点：除尘效率高、阻力小、结构简单；缺点：设备体积大、占地多、金属消耗量大。1－外壳；2－螺旋倒流片；3－内芯；4－灰浆斗第22页，课件共24页，创作于2023年2月优点：能除去1μm以下的微尘、除尘效率高、结构简单、维修管理方便、可用于除雾、降湿、吸收及蒸发等操作。缺点：压力损失大、用水量大。（2）文氏管除尘器由文氏管和除沫器组成。1－进气管；2－喷水装置；3－收缩管；4－喉