粉体力学82节.ppt

临界流态化 当流速达到某一限值，床层刚刚能被流体托动时，床内颗粒就会开始流化起来了，这时的流体空床线速称为临界（或最小）流化速度。 散式流态化对于液-固系统，流体与颗粒的密度相差不大，故临界流化速度一般很小，流速进一步提高时，床层膨胀均匀且波动很小，颗粒在床层内的分布也比较均匀，故称作散式流化床。 聚式流态化对于气-固系统而言，情况与液-固系统很不相同，一般在气速超过临界气速后，将会出现气泡。气速愈高，气泡造成的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种形态的流化床称聚式流化床或泡床。 节涌如果床径很小（如一般小试或中试中常见的那样）而床高与床径比较大时，气泡在上升过程中可能聚集并增大甚至达到占据整个床层截面的地步，将固体颗粒一节节地往上柱塞式地推动，直到某一位置而崩落为止，这种情况叫做节涌。但在大床中，这种节涌现象通常式不会发生的。 气流输送当气速一旦超过了颗粒的带出速度（或称终端速度），粒子就会被气流所带走成为气输床，只有不断地补充新的颗粒进去，才能使床层保持一定的料面。 综上所述，可以看到从临界流态化开始一直到气流输送为止，反应器内装置的状况从气相为非连续相一直转变到气相成为连续相的整个区间都是属于流态化的范围，因此它的领域是很宽广的，问题也是很复杂的。 流态化技术之所以得到如此广泛的应用，是因为它有一下一些突出的优点： 传热效能高，而且床内温度易于维持均匀。 大量固体颗粒可方便地往来输送。 由于颗粒细，可以消除内扩散阻力，能充分发挥催化剂的效能。 但流化床也有一些不足之处： 混合剧烈，存在相当宽的停留时间分布。 气泡通过床层，减少了气-固相接触机会，降低了转化率。 剧烈的碰撞、磨擦，加速了催化剂的粉化。 流动现象的复杂性，揭示其内在规律性较难。 在出口，需要旋风分离设备，回收催化剂。 二、流化床主要特性及流化类型 充分流态化的床层表现出类似于液体的性质： 密度比床层平均密度 ?m 小的物体可以浮在床面上 床面保持水平 服从流体静力学，即高差为 L 的两截面的压差ΔP =?mgL 颗粒具有与液体类似的流动性，可以从器壁的小孔喷出 联通的流化床能自行调整床层上表面使之在同一水平面上 三、四种基本气-固接触型的颗粒尺寸和操作流速 四、四种基本气-固接触型式的性能 * * * * 　三、料仓结构设计应遵循的步骤 1、选择合适的流型 　料仓流型选择需考虑的问题 2、确定料斗半顶角 料仓流型设计, 就是根据仓存物料的特性(有效 内摩擦角Φi和壁面摩擦角φw) , 确定出一个料 斗半顶角θ) θ 2、确定料斗半顶角 确定一个合适的料斗半顶 角θ,目的是为了适应所选 择的流型。料仓下料不畅, 关键是倾斜角小于物料安 息角所致。整体流仓必须 保证料仓各个部位的倾斜 角大于物料的安息角。 形成整体流的必要条件是料斗半顶角θ要小于θmax 。 3、确定料 仓 的 直 径 料仓的高径比关系着基建费 用。由于仓内物料压力的增量 并不与深度的增量成正比，深 度增加压力增大不多，因此， 选取较大高径比是经济的。通 常料仓直筒部分的高度为其直 径的2～3倍。其直筒部分是主 要储料部位，其尺寸视储存 定额而定。 料仓直径的估算公式 V— 料仓的几何容积 K— 系数，小型仓取2.4，料库取1.6 4、料仓的卸料口径的确定 正确选择卸料口径是防止料仓中产生结拱现象的基本方法， 设计料仓时应仔细考虑。影响卸料口径的主要因素有：物料 的流动性、物料粒度和均匀性，以及要求的卸料速度等。 对于整体流料仓, 卸料口尺寸太小, 将会形成料拱(或称架 桥) 。设计计算时, 用一定性尺寸B来描述卸料口的大小。 对于圆形卸料口, B 等于卸料口直径; 对于方形卸料口, B 为对角线长度; 对于缝形卸料口, B 为缝宽( L≥3 B , L 为缝长）。 机械拱和粘性拱 对于平均直径较大( 3000μm) 的颗粒体, 易形成机械拱 对于平均直径较小的粉体物料, 不产生粘性拱的最小卸料口尺寸 粉体物料的临界开放屈服强度 粉体密度 对于圆形和方形卸料口, i = 1 ; 对于缝形卸料口( L ≥3B) , i = 0 1、料仓下部的锥面倾角对物料在仓内的流动有重大影响； 2、至少要等于物料的休止角，必须大 于物料与仓壁的摩擦角，否则，物料就不能全部从仓内流出； 3、一般锥面倾角要比摩擦角大5 °～10°，比储存物料的自然休止角约大10°～15°。对于整体流的料仓，锥面倾角一般取 55°～75°。考虑到较大的倾角会使建筑高度增加，对于直径大于6m的料库，宜采用2～4个卸料口。 4、减小粉体的壁摩擦角及料仓锥形部分的倾斜角，可以使料仓内的粉粒体呈整体流；反之，成漏斗流。