临界流化床速度实验报告Word文档格式.docx

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浮于流体中，床层有一个明显的上界面，与沸腾水的表面相像，这类床层称为流化床。

因为流

化床的缝隙率随流体表观速度增大而变化，所以，能够保持流化床状态的表观速度能够有一个

较宽的范围。

实质流化床操作的流体速度原则上要大于开端流化速度，又要小于带出速度，而

这两个临界速度一般均有实验得出。

3）颗粒输送阶段

假如持续提升流体的表观速度U，使真切速度U1大于颗粒的沉降速度Ut，则颗粒将被气流带走，此时床层上界面消逝，这类状态称为气力输送。

2、固体流态化的分类

流化床按其性状的不同，能够分为两类，即散式流态化和聚式流态化。

散式流态化一般发生在液—固系统，此种床层从开始膨胀直到气力输送，床内颗粒的扰动程度是缓和的加大的，床层的上界面较为清楚。

聚式流态化一般发生在气—固系统，这也是当前工业上应用许多的流化床形式，从开始流态化开始，床层的颠簸渐渐加剧，但其膨胀程度却不大。

因为气体与固体的密度差异较大，气体要将固体颗粒推起来比较困难，所以只有小部分气体在颗粒间经过，大多数气体则汇成气泡穿过床层，而气泡穿过床层时造成床层颠簸，它们在上涨过程中渐渐长大和互相归并，抵达床层顶部则破碎而将该处的颗粒溅散，使得床层上界面起伏不定。

床层内的颗粒则极少分别开来各自运动，而多是聚结成团地运动，成团地被气泡推起或挤开。

聚式流态化

聚式流态化床中有以下两种不正常现象：

腾浮现象假如床层高度与直径的比值过大，气速过高时，就简单产生气泡的互相聚合，

而成为大气泡，在气泡直径长大到与床径相等时，就将床层分为几段，床内物料以活塞推动的

方式向上运动，在达到上部后气泡破碎，部分颗粒又从头回落，这既是腾涌，又称为节涌。

腾

涌严重地降低床层的稳固性，负气—固之间的接触情况恶化，并使床层遇到冲击，发生振动，

破坏内部构件，加剧颗粒的磨损与带出。

沟流现象在大直径床层中，因为颗粒聚积不匀或气体初始分别不良，可在床内局部地方

形成沟流。

此时，大批气体经过局部地域的通道上涨，而床层的其他部分仍处于固定床阶段而

未被流化（死床）。

明显，当发生沟流现象时，气体不可以与所有颗粒优秀接触，将使工艺过程

严重恶化。

3、流化床压降与流速的关系

流化速度定义：

流化数：

n=U/Umf

流化形成的条件和流态化的基本特点：

（1）流态化是一种因为流体向上流过固体颗粒聚积的床层，使得颗粒拥有一般流体性质的

现象。

（2）当流体速度较低时，床层处于固定床状态，此时，流体与床层压降的关系可用Ergun

公式（Ergun，1949）表示。

Ergun公式是流态化原理中十分重要的一个公式：

P

（1）

2

u

（1

）

fu

150

1.75

dv

H

3

△P－床层压降

H－床高

ε－床层缝隙率

μ－流体动力粘度

u－表观流速

dv－颗粒等体积当量直径

ρf－流体密度

当流体流速达来临界流化速度后，△P与流速的关系不再遵照Ergun公式。

平均粒度沙粒床层的压降与气速的关系：

宽筛分粒度床层的压降与气速的关系：

当床料处于临界流化状态时：

Pp（1mf）fmfgHmf

上式与Ergun公式联立，并考虑颗粒球形度φs后可得：

1.753

dpumf

f

2150（1

mf）

dpumf

dp

f（pf）g

（

smf

s

mf

WenC.Y.和YuY.H.试验发现：

1

14

11

代入前式获得:

du

C12

C2

d

）g

0.5

C1

pmff

p

即：

RemfC1

C2Ar

式中，C1＝，C2＝

当颗粒较细，Remf较小时，Ergun公式中的粘性力项占主导，惯性力项可忽视，即：

Rep20时

umf

dp2（p

f）g

1650

当颗粒较粗，Remf较大时，Ergun公式中的惯性力项占主导，粘性力项可忽视，即：

Rep1000时

dp（

f）g

24.5

采纳Grace公式（C1=;

C2=）计算获得的Remf与压力条件下的测试结果比较符合：

Grace公式：

三、实验方法

实验过程中，因为测压是测的布风板以下和装置出口的压力，所以测的压力多了布风板的压力，获得的总压为：

?

P=?

P布风板+?

P物料

所以，实验前先测定布风板总压?

P布风板，再测定有物料时候的总压?

P物料。

这样就计算出实质要测定的总压。

四、实验装置和仪器

实验装置

主要仪器：

冷态流化床实验装置，空气压缩机，U形压差管，烧杯，电子秤。

五、实验步骤

1、第一用烧杯称取500g石英砂，筛分直径为，作为实验备用；

2、检查实验设施的连结能否完满的；

3、开始测空床布风板的压差，启动风机，调整流量到0，稳固以后再调到250，稳固后记录，而后依据压差差值为250渐渐上浮，挨次记录数据，直到调到2500，而后再以250的差值往下调，调到250，记录数据。

实验重复测定三次。

停止风机运转。

4、测定完布风板压力后，开始装入物料。

启动风机，调整流量到0，稳固以后再调到250，稳固后记录，而后依据压差差值为250渐渐上浮，挨次记录数据，并察看流化态的生成过程，

展望临界点，在临界点出作微调，而后再以250的差值调，直到调到2500，而后再以250的差值往下调，相同在临界点作微调，而后再以250的差值调到250，记录数据。

并记录下实验过程中出现流化态时的图片，实验重复测定三次。

5，测定完物料压力后，停止运转，拿出物料，整理数据。

六、实验数据

1、空床压差

空床流量

1组上

1组下

2组上

2组下

3组上

3组下

上行均值

下行均值

行

250

30

40

60

50

500

70

750

80

110

120

1000

180

160

140

1250

200

260

220

210

230

1500

310

340

290

280

330

1750

400

420

390

410

2000

520

450

530

490

510

480

2250

610

630

600

2500

740

700

710

2、物料压差

加物

1组

2组

3组

料流量

上行

下行

930

650

640

620

1850

1180

1240

1020

1200

1150

1430

1880

1730

1820

1610

1590

1770

2020

1950

1940

1920

2140

2030

2010

2150

2080

2110

2300

2220

2240

2230

2350

2345

2340

2360

2450

2470

2430

2460

2550

2520

2560

2540

3、物料高度差

800

900

950

七、实验数据整理

1，原始数据：

流量计单位m/h，最大批程h，温度20°

（室温），流化床直径60*5mm（60

是外径，内径50），U形管里面介质是水，石英砂质量为500g,筛分直径为300um。

2,因为实验的上行数据存在迟滞效应，所以所以结果采纳下行数据，此中实质需要丈量的压差为：

P物料，所以临界流化压差为?

P物料=?

P-?

P布风板，实验数据整理以下：

流量

?

P下行均值

P布风板下行均值

P物料实质压力值

1760

1830

3数据办理获得的折线图：

4实验图片

八、数据剖析与结果

依据

由所以所得数据，可知在流量为950m3/h的时候，为临界流化状态开始的临界点，这个时

候的压差均值在1830pa。

由公式u

再由Grace公式计算：

mf=Q/F=950/**3600=

m

2/s

此中Ar为阿基米德数：

Ar=Lgρl（ρ-ρl）/μ

偏差为=（）/=%

九、实验总结

经过实验，结果数据剖析与办理，能够看到，实验获得的结果，与用Grace经验公式计算

的偏差不是很大，出现偏差的原由是不行防止的，因为所有条件可能不相同，实验装置自己的

偏差也会致使偏差的出现。

总之，经过实验，对实验过程有了认识，对传热传质的过程有了实

际的认识。

在此次实验中间，第一感谢吴烨老师的指导，其次就是各组员的合作，让实验顺利

进行。