固體流態(tài)化實驗-2

實驗十一固體流態(tài)化實驗一、實驗?zāi)康?.觀察散式和聚式流態(tài)化現(xiàn)象；2.測定液固與氣固流態(tài)化系統(tǒng)中流體通過固體顆粒床層的壓降和流速之間的關(guān)系。二、基本原理流體（液體或氣體）自下而上通過一固體顆粒床層，當流速較低時流體自固體顆粒間隙穿過，固體顆粒不動；流速加大固體顆粒松動，流速繼續(xù)增大至某一數(shù)值，固體顆粒被上升流體推起，上下左右翻滾，作不規(guī)則運動，如沸騰狀，此即固體流態(tài)化。液固系統(tǒng)的流態(tài)化，固體顆粒被擾動的程度比較平緩，液固兩相混合均勻，這種流化狀態(tài)稱為“散式流態(tài)化”；氣固系統(tǒng)的流態(tài)化，由于氣體與固體的密度差較大，氣流推動固體顆粒比較困難，大部分氣體形成氣泡穿過床層，固體顆粒也被成團地推起，這種流化狀態(tài)稱為“聚式流態(tài)化”。流態(tài)化床層的壓降可由下式表達：對于球形顆粒，起始流化速度（又稱臨界流速）可由下式表達：以上兩式中：L——床層高度，m；ρs——固體顆粒密度，kg/m3；ρ——流體密度，kg/m3；ε——床層空隙率；g——重力加速度，m/s2；dP——固體顆粒平均直徑，m；μ——流體粘度，N·s/m2。由以上兩式可知，影響流化床層和起始流化速度的因素主要為床層高度、流體與顆粒的密度、顆粒空隙率和顆粒尺寸、流體粘度等。另外可根據(jù)佛魯?shù)聹蕯?shù)（判斷兩種流化狀態(tài)，（Fr）mf小于1時為散式流態(tài)化，大于1時為聚式流態(tài)化。上述各關(guān)系可以通過實驗進行驗證。三、實驗裝置實驗裝置流程見附圖所示，分液固和氣固兩種流化床，均為矩形透明有機玻璃結(jié)構(gòu)，床層橫截面積尺寸為150×20mm，分布板上放置約1公斤φ575μm玻璃球固體顆粒。液固系統(tǒng)的水由旋渦式水泵自塑料水箱抽取經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計送入流化床底部，床層壓降由倒置的U型管壓差計計量，流經(jīng)床層的水由頂部溢流槽流回水箱。氣固系統(tǒng)的空氣由離心式鼓風機送來，經(jīng)孔板流量計（孔徑φ9mm，管徑24.8mm）送入流化床底部，孔板壓差由一斜式壓差計計量（空氣流量經(jīng)計算求得），床層壓降由一單管壓差計計量。四、實驗步驟在熟悉實驗設(shè)備、流程、各控制開關(guān)、閥門的基礎(chǔ)上按以下步驟進行實驗：A.散式流態(tài)化（液固床）的操作：⒈檢查閥①應(yīng)處于全開狀態(tài)，閥②應(yīng)處于全關(guān)狀態(tài)；⒉啟動泵（按下綠色按鈕，啟動前應(yīng)搬動泵軸使其轉(zhuǎn)動靈活）；⒊緩緩打開閥②，流量計浮子升起，使流化床內(nèi)充滿水至上部溢流槽，檢查倒置的U型管壓差計的測壓引線如有氣泡應(yīng)排除；⒋調(diào)節(jié)閥②和①（小流量調(diào)節(jié)閥②，大流量調(diào)節(jié)閥①）從小到大測取十個以上不同流量下的床層壓降值，同時觀察床層的變化（記錄下床層高度和變化現(xiàn)象）；⒌結(jié)束實驗：先把閥①全開、閥②全關(guān)恢復(fù)固定床狀態(tài)，然后按下紅色按鈕停泵。B.聚式流態(tài)化（氣固床）的操作；⒈檢查閥③應(yīng)處于全開狀態(tài)，閥④應(yīng)處于全關(guān)狀態(tài)；⒉啟動鼓風機（按下綠色按鈕）；⒊緩緩打開閥④，關(guān)小閥③，待床層出現(xiàn)流態(tài)化后重新打開閥③關(guān)閉閥④恢復(fù)固定床狀態(tài)；⒋調(diào)節(jié)閥④（小流量調(diào)節(jié)閥④，大流量關(guān)小閥③）從小到大測取十個以上不同空氣流量下的床層壓降值，同時觀察床層的變化（記錄下床層高度和變化現(xiàn)象）；⒌結(jié)束實驗：先把閥③全開，全關(guān)④恢復(fù)固定床狀態(tài)，然后按下紅色按鈕停風機。⒍空氣流量計算式：式中：R為傾斜壓差計示值[mmH2O]。五、實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理⒈將實