实验-4气固流化床反应器的流化特性测定.doc

-  PAGE 4 - 实验四 气固流化床反应器的流化特性测定 实验目的 观察了解气固流化床反应器中不同气速下固体粒子的流化状况，建立起对流态化过程的感性认识。 了解和掌握临界流化速度Umf和起始鼓泡速度Umb的测量原理、方法和步骤，明确细粒子流化床的基本特性。 通过对Umf和Umb的测定，进一步理解两相理论以及临界流化速度与起始鼓泡速度的区别。 实验原理 1．在气固流化床反应器中，气体通过床层的压力降△P与空床速度U0之间的关系能够很好地描述床层的流化过程。 如图1所示：气体自下向上流过床层。当气速很小时，气体通过床层的压力降△P与空床速度U0在对数坐标图上呈直线关系（图1中的AB段）；当气速逐渐增大到△P大致等于单位面积的重量时，△P达到一极值（图1中P点）；流速继续增大时，△P略有降低；此后床层压力降△P基本不随流速而变。此时将流速慢慢降低，开始时与前一样△P基本不变，直到D点以后，△P则随流速的降低而降低，不再出现△P的极大值，最后，固体粒子又互相接触，而成静止的固定床。 A B P D log U log△P 2．在一正常速度下，处于正常流化的流化床，如果突然关闭气源，则由于床层中有气泡存在，以气泡形式存在的气体首先迅速逸出床层，床层高度迅速下降；而后是浓相中的气体逸出，床层等速下降；最后是粒子的重量将粒子间的部分气体挤出，床层高度变化很小。由此可得其床层高度随时间变化的崩溃曲线（如图2所示）。因此，可以设想，如果床层中 图1 △P ～ U关系 1 2 3 4 6 5 t (sec) 260 270 280 290 300 HT HD HD 图2 HT ～ t关系 没有气泡，则床层一开始就随时间等速下降，所以，将上述崩溃曲线中的等速部分外推到t=0处时的床层高度，即为浓相床层的高度HD。这样，只要重复上述过程，多做几条崩溃曲线，总可以找到一条曲线，这条曲线正好无气泡逸出段，开始就是等速下降的起点。与此相应的气速即为起始鼓泡速度Umb。 根据△P的情况，还可以了解床内的动态，如沟流和节涌等等。 实验装置与流程 如图3所示：本实验所用的流化床为?100×4mm的有机玻璃制成的。床体上装有扩大管和过滤装置，以回收稀相段的微细粒子。气体分布板为多孔筛板，开孔率为1%。 图3 实验装置 实验步骤 熟悉实验流程，并检查各设备是否完好，使之处于准备运转状态。 先打开空气压缩机，慢慢将空气送入细粒子流化床中，逐次改变气体流量（由小到大），记下相应流速下床层压降△P，并记入表1中（注意观察流化床中粒子由固定床阶段?均匀散式流化床阶段?鼓泡流化状态的变化情况）。再逐渐减小气量，记录不同气速下的△P，观察两者有何不同。 然后，先调好一个流量，待床层达到稳定流化的情况下，突然关闭气源，记录从切断气源的瞬间开始床层高度随时间的下降关系（记录表2）。 再改变流量，重复上面步骤3，连续做几次，将数据记录表2中，在坐标纸上作HT～t图，便可得床层高度HT随时间变化的关系曲线，再从图中曲线组得到鼓泡流化速度。 五、数据记录与处理 实验数据记录： 表1 G (L/hr)uo (m/sec)△P (G由小到大)1697.13E-037.40E+013981.68E-021.16E+025432.29E-021.30E+026422.71E-021.48E+029293.92E-021.85E+0210594.47E-022.07E+0215656.60E-022.68E+0219038.03E-023.19E+0224191.02E-014.08E+0226841.13E-014.51E+0230161.27E-015.04E+0233151.40E-015.91E+0236171.53E-016.43E+0239211.65E-016.90E+0245521.92E-017.40E+0250522.13E-017.87E+0252182.20E-017.45E+0253602.26E-017.42E+0253782.27E-017.39E+02实验数据处理： 作log△P～loguo图，并从图中求出临界流化速度umf。 Umf=0.220 (m/sec) 六、思考与讨论 log△P～logG图中上行与下行之临界点所反映出的床层动态。 答：logΔP~logG图。可以观察到，临界点前，通过床层的流体流量较小，颗粒受到的升力（浮力与曳力之和）小于颗粒自身重力，颗粒在床层内静止不动。流体与颗粒之间的空隙通过。床层不发生鼓泡，此时床层称为固定床。由于气速小于临界流化速度U随着气度的增加