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 實驗目的(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，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量M除以靜止床層的體積 V 計算而得。 b數值的大小與床層中顆粒的堆積松緊程度有

2、關，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 就有兩種數值，它們的大小在床層最緊與最松時分別測量出相應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，以實驗數據的空速 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 K2，從直線的截距中計算出歐根系數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、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 。流化床現象在一定的流體空速內出現， 在此流速范圍內， 隨著流速的加大， 流化床高度 不斷增加，床層空隙率相應增大

4、。流化床根據流體有性質不同，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， 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 Rmf10, 則由式 (3) 計算得到的 umf 還須乘以校正系數。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，依次經過氣體流量調節(jié)閥 3、氣體 轉子流量計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。空氣的流量由氣體流量計讀出， 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 ，同時記錄下相應的空 氣流量、空氣溫度、床層壓降等上行原始數據。最大氣體流量以不把石英砂帶出床層為準。( 4)調節(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， 記錄相應的下最新資料推薦行原始實驗數據。（5）測量結束后，關閉電源，再次測量經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據，且在臨界流化點附近應多測幾個點。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據，求取歐根系數，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 實驗數據記錄及數據處理結果示例實驗裝置： 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.