第5章的固体流态化

第五章颗粒的沉降和流态化5.4

固体流态化5.4.1

流态化的基本概念一、流态化现象当流体由下向上通过固体颗粒床层时，随流速的增加，会出现以下几种情况固定床阶段流化床阶段稀相输送床阶段气速增加表观速度（即空塔速度），空隙率，固定床阶段表观速度（即空塔速度）最大表观速度流化床阶段实际流速u1与表观流速u有以下关系在流化床阶段，随气体流量增大，表观气速增大，床层上表面升高，使空隙率增大，但实际流速不变，恒等于颗粒的沉降速度。当表观速度大于最大表观速度时，气体通过颗粒空隙的实际流速大于颗粒的沉降速度，就形成了流化床如果表观速度超过颗粒的沉降速度，则颗粒获得上升速度而被气体带走，形成输送床。不同流速时床层的变化一、流态化现象流化床存在的基础是大量颗粒的群居。二、两种不同流化形式散式流化散式流化亦称均匀流化。其特点是固体颗粒均匀地分散在流化介质中。随流速增大，颗粒间的距离均匀增大，床层逐渐膨胀而没有气泡产生，并保持稳定的上界面。通常，两相密度差小的系统趋向于散式流化。大多数液－固流化呈现“散式流化”。散式流化聚式流化床层内分为两相，一相是空隙小而固体浓度大的气固均匀混合物构成的连续相，称为乳化相；另一相则是夹带有少量固体颗粒而以气泡形式通过床层的不连续相，称为气泡相。对于密度差较大的气－固流化系统，一般趋向于形成聚式流化。聚式流化二、两种不同流化形式三、流化床的主要特点具有液体的某些性质系统颗粒混和均匀，温度、浓度分布均匀强化了颗粒与流体间的传热、传质易于连续自动操作颗粒易磨损反混，颗粒在床层内的停留时间不均三、流化床的主要特点5.4.2流化床的流体力学特性一、流化床的压降1.理想流化床理想情况下Δp-u关系曲线2.实际流化床气体流化床实际Δp-u关系曲线一、流化床的压降二、流化床的不正常现象腾涌现象腾涌发生后Δp-u关系曲线2.沟流现象沟流发生后Δp-u关系曲线二、流化床的不正常现象三、流化床的操作范围流化床的操作范围应在临界流化速度和带出速度之间。1．临界流化速度umf

实验测定：实验装置如右图三、流化床的操作范围可得到曲线临界流化速度三、流化床的操作范围经验关联式计算：对于小颗粒2．带出速度当流化床内气速达到颗粒的沉降速度时，大量颗粒会被流体带出器外，因此，颗粒带出速度即颗粒的沉降速度。三、流化床的操作范围3．流化床的操作范围与流化数带出速度与临界流化速度的比值反映了流化床的可操作范围。对均匀细颗粒对大颗粒流化床实际操作速度与临界流化速度的比值称为流化数。三、流化床的操作范围一、概述当气速大于颗粒的带出速度时，颗粒会被气流带出，并随气体一起流动，形成稀相输送床，利用这种方式来输送固体颗粒的方法称为气力输送（当输送介质为液体时称为水力输送）。气力输送输送介质通常是空气，对易燃易爆粉料，可采用惰性气体，如氮气等。5.4.4气力输送简介（1）可长距离连续输送，自动化操作，生产效率高。（2）设备结构简单、紧凑，占地面积小，使用、维修方便。（3）输送系统密闭，避免了物料的飞扬、受潮、受污染，改善了劳动条件。（4）可在运输过程中（或输送终端〕同时进行粉碎、分级、加热、冷却以及干燥等操作。气力输送的优点一、概述混合比R（或固气比）单位质量气体所输送的固体质量，即混合比在25以下（通常R=0.1～5）的气力输送称为稀相输送。混合比大于25的气力输送称为密相输送。一、概述二、稀相输送（1）吸引式（2）压送式1.稀相输送的分类2.稀相输送的流动特性（1）水平管内输送（2）垂直管中的输送（3）倾斜管中输送三、密相输送密相输送的特点是低风量高固气比，物料在管内呈流态化或柱塞状运动。此类装置的输送能力大，输送距离可长达100～1000m，尾部所需的气固分离设备简单。由于物料或多或少呈集团状低速运动，物料的破碎及管道磨损较轻，但操作较困难。目前密相输送多用于水泥、塑料粉、纯碱