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《化工原理講稿(上冊)-應化固體流態(tài)化.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、第四章固體流態(tài)化和氣力輸送第一節(jié)概述第二節(jié)固體流態(tài)化第三節(jié)氣力輸送第一節(jié)概述固體流態(tài)化將大量固體顆粒懸浮于運動的流體之中，從而使顆粒具有類似流體的某些表觀特性，這種流固接觸狀態(tài)稱固體流態(tài)化。1942年美國成功地將流態(tài)化技術應用到石油加工工業(yè)的催化反應上，使催化裂化由間歇操作變?yōu)檫B續(xù)操作，大大提高了設備的生產能力，以后又在石油化工、冶金及原子能工業(yè)等部門應用范圍日益擴大，已成為我國石油加工工業(yè)部門中的重要技術。高低并列提升管催化裂化裝置優(yōu)點：顆粒劇烈攪拌，床層各部分溫度均勻，避免了局部過熱；流化層中常用20～100μm的粒子
2、，因此床層中固體或氣體與固體的接觸表面積大，利于傳熱、傳質速率的提高；床層中顆粒的運動猶如流體，易于從裝置輸入和輸出，使過程連續(xù)化；第一節(jié)概述缺點：粒子攪拌劇烈，無法保證流體與粒子間的逆流接觸及軸向的溫度與濃度梯度，對傳質、傳熱及化學反應不利；由于床中粒子的混合作用，無法將新鮮粒子與失活粒子完全分開；顆粒之間、顆粒與器壁之間的碰撞磨損嚴重，生成的細粉易被氣體帶出，加大了損失量，同時要求具有較高效率的除塵設備；流化床反應器中流體流速與固體粒子性質有關，許可變化范圍較窄。第一節(jié)概述第二節(jié)固體流態(tài)化(Fluidization)一
3、、流化床的不同階段⒈固定床階段：空床氣速（表觀速度）u低；實際流速um＜沉降速度ut；顆粒靜止不動，床層高度不變⒉流化床階段：表觀速度u↑→曳力＞重力，床層開始流化→床層空隙率ε↑；實際流速um=顆粒沉降速度ut時，顆粒懸浮于流體中，形成流化床；顆粒彼此脫離，做不規(guī)則運動，但不脫離床層，床層有明顯上界面。第二節(jié)固體流態(tài)化(Fluidization)流化床存在的基礎是大量顆粒的群居。群居的大量顆粒通過床層的膨脹調整空隙率，從而在一個相當寬的氣速范圍內懸浮于氣流之中，這是流化床能夠存在的物理基礎。⒊顆粒輸送階段：實際速度um＞
4、顆粒沉降速度ut，顆粒被帶出─氣力輸送階段第二節(jié)固體流態(tài)化(Fluidization)二、流化床的流化類型⒈散式流態(tài)化（Particulatefluidization）特征：顆粒分散均勻，隨流速增加床層均勻膨脹，床內空隙率均勻增加，床層上界面平穩(wěn)，壓降穩(wěn)定、波動很小。一般流-固兩相密度差較小的體系呈現(xiàn)散式流態(tài)化特征，如液-固流化床。第二節(jié)固體流態(tài)化(Fluidization)⒉聚式流態(tài)化（Aggregativefluidization）：特征：ρs＞＞ρ，形成氣泡，長大并破裂，床層波動劇烈，膨脹程度不大，上界面起伏不定。一
5、般出現(xiàn)在流-固兩相密度差較大的體系，如氣-固流化床。第二節(jié)固體流態(tài)化(Fluidization)鼓泡流態(tài)化聚式與散式流態(tài)化的判斷：氣-固流態(tài)化與液-固流態(tài)化并不是區(qū)分聚式與散式流態(tài)化的唯一依據(jù)，在一定的條件下氣-固床可以呈現(xiàn)散式流態(tài)化(密度小的顆粒在高壓氣體中流化)或者液-固床呈現(xiàn)聚式流態(tài)化(重金屬顆粒在水中流化)行為。第二節(jié)固體流態(tài)化(Fluidization)散式流態(tài)化聚式流態(tài)化臨界流化條件下的弗魯?shù)聰?shù)根據(jù)流-固兩相的性質及流化床穩(wěn)定性理論，B.Bomero和I.N.Johanson提出了如下的準數(shù)群判據(jù)：第二節(jié)固體流
6、態(tài)化(Fluidization)臨界流化床層高度，D為床層直徑臨界流化條件下顆粒的雷諾數(shù)三、流化床的主要特性⒈類似于液體的特性：輕物浮起床面呈水平壓強符合流體靜力學流動性連通床面趨于水平第二節(jié)固體流態(tài)化(Fluidization)⒉固體顆粒劇烈運動與迅速混合：⒊強烈的碰撞與摩擦：固體顆粒上升，必有等量顆粒下降，使顆粒均勻混合，但導致停留時間不均，固體產品的質量不均；顆粒之間、顆粒與器壁之間的碰撞磨損嚴重，生成的細粉易被氣體帶出，加大了損失量；第二節(jié)固體流態(tài)化(Fluidization)⒋氣流的不均勻分布與氣固床層的不均勻接
7、觸—聚式流化床的不正常操作溝流：床層中出現(xiàn)氣溝；床層部分流化，部分形成“死床”；氣體與顆粒不能良好接觸，工藝過程嚴重惡化；流化部分空隙率大，床層壓降較正常時低。第二節(jié)固體流態(tài)化(Fluidization)①粒徑：顆粒直徑小，易內聚成較大粒團；②粒子的形狀與密度：球型度ψ↑，密度ρP↑→易發(fā)生溝流；③粒子的濕度：濕度↑→顆粒易粘結→易發(fā)生溝流；④流體分布板設計不完善，或升氣孔太少。影響溝流程度的主要因素：第二節(jié)固體流態(tài)化(Fluidization)節(jié)涌（騰涌，lugging）：氣泡匯合占滿床層，床層波動，壓降波動；床層穩(wěn)定性
8、下降，磨損嚴重。第二節(jié)固體流態(tài)化(Fluidization)①顆粒粒徑大，顆粒、流體密度差大；②流體空床氣速大，分布板開孔大易形成大氣泡；③床層高徑比過大。注：節(jié)涌與溝流都會使氣—固兩相接觸不充分、不均勻、流化質量不高，使傳熱、傳質和化學反應效率下降。第二節(jié)固體流態(tài)化(Fluidization)引起節(jié)涌
