临界流化床速度实验报告材料Word文件下载.docx

1、 固定床 流化床 气力输送 流化过程的几个阶段1） 固定床阶段如果流体通过颗粒床层的表观速度（即空床速度）U较低，使颗粒空隙中流体的真实速度U1 ,则小于颗粒的沉降速度Ut 则颗粒基本上保持静止不动，颗粒称为固定床。2） 流化床阶段当流体的表观速度U加大到某一数值时，真实速度U1比颗粒的沉降速度Ut大了，此时床层内较小的颗粒将松动或“浮起”，颗粒层高度也有明显增大。但随着床层的膨胀，床内空隙率也增大，而U1=U/，所以，真实速度U1随后又下降，直至降到沉降速度Ut为止。也就是说，在一定的表观速度下，颗粒床层膨胀到一定程度后将不再膨胀，此时颗粒悬浮于流体中，床层有一个明显的上界面，与沸腾水的表面

2、相似，这种床层称为流化床。因为流化床的空隙率随流体表观速度增大而变化，因此，能够维持流化床状态的表观速度可以有一个较宽的范围。实际流化床操作的流体速度原则上要大于起始流化速度，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） 颗粒输送阶段如果继续提高流体的表观速度U，使真实速度U1大于颗粒的沉降速度Ut，则颗粒将被气流带走，此时床层上界面消失，这种状态称为气力输送。2、固体流态化的分类 流化床按其性状的不同，可以分为两类，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平缓的加大的，床层的上界面较为清晰。聚式流态化一般发生在

3、气固系统，这也是目前工业上应用较多的流化床形式，从开始流态化开始，床层的波动逐渐加剧，但其膨胀程度却不大。因为气体与固体的密度差别较大，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通过，大部分气体则汇成气泡穿过床层，而气泡穿过床层时造成床层波动，它们在上升过程中逐渐长大和相互合并，到达床层顶部则破裂而将该处的颗粒溅散，使得床层上界面起伏不定。床层内的颗粒则很少分散开来各自运动，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：腾涌现象 如果床层高度与直径的比值过大，气速过高时，就容易产生气泡的相互聚合，而成为大气泡，在气泡直径长大到与床径

4、相等时，就将床层分为几段，床内物料以活塞推进的方式向上运动，在达到上部后气泡破裂，部分颗粒又重新回落，这既是腾涌，又称为节涌。腾涌严重地降低床层的稳定性，使气固之间的接触状况恶化，并使床层受到冲击，发生振动，损坏内部构件，加剧颗粒的磨损与带出。沟流现象 在大直径床层中，由于颗粒堆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，大量气体经过局部地区的通道上升，而床层的其余部分仍处于固定床阶段而未被流化（死床）。显然，当发生沟流现象时，气体不能与全部颗粒良好接触，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征： （1

5、）流态化是一种由于流体向上流过固体颗粒堆积的床层，使得颗粒具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床层压降 H床高 床层空隙率 流体动力粘度 u表观流速 dv颗粒等体积当量直径 f流体密度当流体流速达到临界流化速度后，P与流速的关系不再遵从Ergun公式。均匀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：上式与Ergun公式联立，并考虑颗粒球形度s后可得：Wen C. Y.和Yu Y. H.试验发

6、现：代入前式得到:即： 式中，C133.7，C20.0408当颗粒较细，Remf较小时，Ergun公式中的粘性力项占主导，惯性力项可忽略，即：时 当颗粒较粗，Remf较大时，Ergun公式中的惯性力项占主导，粘性力项可忽略，即：时采用Grace公式（C1=27.2;C2=0.0408）计算得到的Remf与压力条件下的测试结果比较吻合：Grace公式：三、实验方法实验过程中，由于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，得到的总压为：P=P布风板+P物料因此，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。这样就计算出实际要测定的总压。四、实验装置和仪器

7、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、首先用烧杯称取500g石英砂，筛分直径为0.03um，作为实验备用；2、检查实验设备的连接是否完好的；3、开始测空床布风板的压差，启动风机，调整流量到0，稳定之后再调到250，稳定后记录，然后按照压差差值为250逐渐上调，依次记录数据，直到调到2500，然后再以250的差值往下调，调到250，记录数据。实验重复测定三次。停止风机运行。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，稳定之后再调到250，稳定后记录，然后按照压差差值为250逐渐上调，依次记录数据，并观察流化态的生成过程，预

8、测临界点，在临界点出作微调，然后再以250的差值调，直到调到2500，然后再以250的差值往下调，同样在临界点作微调，然后再以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，停止运行，取出物料，整理数据。六、实验数据1、空床压差空床流量1组上行1组下行2组上行2组下行3组上行3组下行上行均值下行均值2503040605053.335007075080110120116.67100018016014012502002602202102301500310340290280330293.33336.6717504004203904103

9、96.67416.6720005204505304905104802250610630600603.33616.672500740700710716.672、物料压差加物料流量93065064062018501180124010201200115014301116.671880173018201610159017701583.3320201950194019201966.672140203020102063.32150208021102133.32123.332300222022402253.32230235023452340236024502470243024602443.332550252

10、0256025402543.333、物料高度差0.125m8009009500.135m0.147m0.15m0.17m0.18m0.20m0.21m七、实验数据整理1，原始数据：流量计单位m3/h，最大量程2.5m3/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,由于实验的上行数据存在迟滞效应，所以所以结果采用下行数据，其中实际需要测量的压差为：P=P布风板+P物料，所以临界流化压差为P物料=P-P布风板，实验数据整理如下： 流量P下行均值P布风板下行均值P物料实际压力值586.671046.6714

11、66.6717601786.671813.3318301826.673数据处理得到的折线图：4实验图片八、数据分析与结果根据 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 umf=Q/F=950/0.05*3.142*3600=0.54 m2/s再由Grace公式计算：其中Ar为阿基米德数：Ar=Lgl（-l）/2 得到 umf=0.4592 误差为=（0.54-0.4592）/0.54=14.96%九、实验总结 通过实验，结果数据分析与处理，可以看到，实验得到的结果，与用Grace经验公式计算的误差不是很大，出现误差的原因是不可避免的，因为所有条件可能不一样，实验装置本身的误差也会导致误差的出现。总之，通过实验，对实验过程有了了解，对传热传质的过程有了实际的了解。在这次实验当中，首先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。