固體流態(tài)化實驗

1、4固體流態(tài)化實驗4.1實驗?zāi)康恼莆諟y定顆粒靜態(tài)床層時的靜床堆積密度P b和空隙率的方法； 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固定床基本概念稱這種固體顆粒床層為固當(dāng)流體以較低的空速u通過顆粒床層時床層仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，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P b和空隙率 兩個，它們的定義分別如下：M除以靜止床層的體積V計 因此P b在流體通過顆粒床層時 P b就有兩種數(shù)值，它們的大小靜床堆積密度：P b=M/V，它由靜止床層中的固體顆粒的質(zhì)量 算而得。P b數(shù)值的大小與床層中顆粒的堆積松緊程度有

2、關(guān)， 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， 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。P b和固體顆粒密度P s固定床階段壓降 Pm與空速U的關(guān)系當(dāng)流體通過固定床的空速較小時，床層的高度基本不變；當(dāng)流體空速趨于某一臨界速度顆粒開始松動，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 Pn/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：靜床空隙率： S =1 - ( P b/ P s),它是由顆粒的靜床堆積密度 計算而得。時，(2)K2(j)u PmWdm )*12式(1)中，以實驗數(shù)據(jù)的空速U為橫坐標(biāo)，以( Pm/UL )為縱坐

3、標(biāo)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)k1o4.2.2流化床基本概念當(dāng)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(dāng)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。起始流化速度U fmf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)Rm10,則由式計算得到的Umf還須乘以校正

4、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(fēng)機O 4提供，依次經(jīng)過氣體流量調(diào)節(jié)閥o 3、氣體轉(zhuǎn)子流量計 02、溫度計O1及氣體分布板后，穿過石英砂組成的床層，最后床層頂部O10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(biāo)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(fēng)機；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 0.5m/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)。

5、最大氣體流量以不把石 英砂帶出床層為準。調(diào)節(jié)氣體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)的下行原始實驗數(shù)據(jù)。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(biāo)紙上作出p u曲線。.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。.求取實測的臨界變化速度，并與理論值進行比較。.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.從觀察到的現(xiàn)象，判斷屬于何種流化？.實際流化時，p為什么會波動？.由小到大改

6、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？.流體分布板的作用是什么？ 4.7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;起始流化高度：146.5m m石英砂密度=2.65g/cm硅膠密度=0.87 g/cm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)2.56.76.86.518.820.03.08.28.17.021.620.73.59.99.87.521.721.44.011.311.18.021.821.64.513.412.8921.821.95.015

7、.315.99.52221.95.517.117.71022.1226.020.519.010.521.922圖形+上行騰的液體在翻騰，此時的顆粒床層稱為流化床或沸騰床，臨界速度Umf稱為起始實驗結(jié)果：K1=809.0,K2=3.54，U mf=0-263m/s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。流化床根據(jù)流體有性質(zhì)不同，可分為以下兩種類 型。散式流化一一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(dāng)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。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)，實驗結(jié)果：K1=809.0,K2=3.54 , U mf=0.263m/s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 P