固體流態(tài)化試驗精編版

1、最新資料推薦4 固體流態(tài)化實驗4.1 實驗?zāi)康?1) 掌握測定顆粒靜態(tài)床層時的靜床堆積密度 b和空隙率 的方法；(2) 測定流體通過顆粒床層時的壓降 pm與空塔氣速 u 的曲線和臨界流化速 umf;4.2 實驗原理4.2.1 固定床1) 基本概念 當流體以較低的空速 u 通過顆粒床層時床層仍處于靜止狀態(tài)， 稱這種固體顆粒床層為 固 定床 。床層的靜態(tài)特性是研究床層動態(tài)特性和規(guī)律的基礎(chǔ)，其主要的特征有靜床堆積密度 b 和空隙率 兩個，它們的定義分別如下：1. 靜床堆積密度 ：b=M/V, 它由靜止床層中的固體顆粒的質(zhì)量M除以靜止床層的體積 V 計算而得。 b數(shù)值的大小與床層中顆粒的堆積松緊程度有

2、關(guān)，因此 b在流體通過顆粒床層時不是一個定值，如顆粒床層在最緊與最松兩種極限狀態(tài)時，b 就有兩種數(shù)值，它們的大小在床層最緊與最松時分別測量出相應(yīng)的床層高度就可以計算得到。2. 靜床空隙率 : =1 ( b/ s), 它是由顆粒的靜床堆積密度 b和固體顆粒密度 s 計算而得。2) 固定床階段壓降 pm與空速 u 的關(guān)系 當流體通過固定床的空速較小時， 床層的高度基本不變； 當流體空速趨于某一臨界速度 時，顆粒開始松動，床層才略有膨脹。因此，在此臨界速度以前，單位高度的床層的壓降( pm/L) 與空速 u 的關(guān)系可由歐根公式來表示，并把歐根公式改寫成如下形式：pm uLK (1 )2 K (1 )

3、 u1 3 ( dm )223dm(1)式(1) 中，以實驗數(shù)據(jù)的空速 u 為橫坐標，以( pm/uL )為縱坐標畫圖得一直線，從直線的 斜率中求出歐根系數(shù) K2，從直線的截距中計算出歐根系數(shù)K1。4.2.2 流化床1) 基本概念當流體空速趨近某一臨界速度 umf時，顆粒開始松動，床層略有膨脹，床層高度有所增 加；當空速繼續(xù)加大，此時固體顆粒懸浮在流體中作上下、自轉(zhuǎn)、搖擺等隨機運動，好象沸 騰的液體在翻騰，此時的顆粒床層稱為 流化床 或沸騰床 ，臨界速度 umf稱為 起始流化速度 。流化床現(xiàn)象在一定的流體空速內(nèi)出現(xiàn)， 在此流速范圍內(nèi)， 隨著流速的加大， 流化床高度 不斷增加，床層空隙率相應(yīng)增大

4、。流化床根據(jù)流體有性質(zhì)不同，可分為以下兩種類型。1. 散式流化 若流化床中固體顆粒均勻地分散于流體中，床層中各處空隙率大致相等， 床層有穩(wěn)定的上界面，這種流化型式稱為 散式流化 。當流體與固體的密度相差較小時會 發(fā)生散式流化，如液 - 固體系。2. 聚式流化 對氣固體系，因流化床中氣體與固體的密度相差較大，氣體對固體的浮力很小， 氣體對顆粒的支撐主要靠曳力， 此時氣體通過床層主要以大氣泡的形式出現(xiàn)， 氣泡上 升到一定高度處會自動破裂， 造成床層上界面有較大的波動， 這種氣固體系的流態(tài)化稱為 聚 式流化 。2) 流化床階段壓降 pm與空速 u 的關(guān)系1. 流化床層的壓降 pm 對散式流化，流化階

5、段床層修正壓強降 pm等于單位截面積床層固體顆粒的凈重，即pm= m( s )g/(A s)=L(1 )( s)g(2)最新資料推薦(2) 表明，散式流化過程床層壓降不隨流體空速的變化而變化。對于聚式流化，由于氣泡的 形成與破裂， 流化床層的壓降會有波動， 流化床層的壓降曲線形狀與散式流化壓降曲線形狀 有一定的差異。2. 起始流化速度 umf 起始流化速度 umf 可由固定床與流化床兩階段的“壓降空速”曲線的交點求出。另外，若起始流化時的雷諾數(shù) Rmf10, 則由式 (3) 計算得到的 umf 還須乘以校正系數(shù)。4.3 實驗裝置流程固體流態(tài)化裝置流程圖對空氣 石英砂體系，流動的空氣由鼓風機 4

6、 提供，依次經(jīng)過氣體流量調(diào)節(jié)閥 3、氣體 轉(zhuǎn)子流量計2 、溫度計1 及氣體分布板后，穿過石英砂組成的床層，最后床層頂部10排出?？諝獾牧髁坑蓺怏w流量計讀出， 空氣通過床層的壓降由 U 形壓差計讀出， 床層高度的變化由 標尺桿測出。對水 石英砂體系，其實驗裝置流程與空氣 石英砂體系大體相似。4.4 操作步驟 (1)用木棒輕輕敲打床層，使床層高度均勻一致，并測量出首次靜床高度； (2)打開電源，啟動風機；3(3) 調(diào)節(jié)氣體流量從最小刻度開始， 然后氣體流量每次增加 0.5m3/h ，同時記錄下相應(yīng)的空 氣流量、空氣溫度、床層壓降等上行原始數(shù)據(jù)。最大氣體流量以不把石英砂帶出床層為準。( 4)調(diào)節(jié)氣體

7、量從上行的最大流量開始，每次減少0.5m3/h ，直至最小流量， 記錄相應(yīng)的下最新資料推薦行原始實驗數(shù)據(jù)。（5）測量結(jié)束后，關(guān)閉電源，再次測量經(jīng)過流化后的靜床高度。比較兩次靜床高度的變化。（6）在臨界流化點之前必須保證有六點以上數(shù)據(jù)，且在臨界流化點附近應(yīng)多測幾個點。4.5 實驗報告1）. 在直角坐標紙上作出 p u 曲線。2）. 利用固定床階段實驗數(shù)據(jù)，求取歐根系數(shù)，并進行討論分析。3）. 求取實測的臨界變化速度，并與理論值進行比較。4）. 對實驗中觀察到的現(xiàn)象，運用氣（液）體與顆粒運動的規(guī)律加以解釋。4.6 思考題1）. 從觀察到的現(xiàn)象，判斷屬于何種流化？2）. 實際流化時， p 為什么會波

8、動？3）. 由小到大改變流量與由大到小改變流量測定的流化曲線是否重合，為什么？4）. 流體分布板的作用是什么？起始流化高度： 146.5m m4.7 實驗數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理結(jié)果示例實驗裝置： 1#；實驗溫度： 27 ；靜床高度： 143mm;33 石英砂密度 =2.65g/cm 3 硅膠密度 =0.87 g/cm 3流量 V（m3/h）上行壓差（ mmH2O ）下行壓差 （ mmH2O ）流量 V（m3/h）上行壓差 （mmH2O ）下行壓差（ mmH2O ）2.56.76.86.518.820.03.08.28.17.021.620.73.59.99.87.521.721.44.011.311.18.021.821.