颗粒流体两相流动.ppt

第四章颗粒—流体两相流动 流体与颗粒的相对运动 曳力与曳力系数（Drag and drag coefficient） 曳力与曳力系数（Drag and drag coefficient） 曳力与曳力系数（Drag and drag coefficient） 曳力与曳力系数（Drag and drag coefficient） 曳力与曳力系数（Drag and drag coefficient） 曳力与曳力系数（Drag and drag coefficient） 自由沉降与沉降速度（Free settling and settling velocity） 自由沉降与沉降速度（Free settling and settling velocity） 自由沉降与沉降速度（Free settling and settling velocity） 非球形颗粒的几何特征与曳力系数 流体通过固定床的流动 密度函数（频率函数）和分布函数 混合颗粒的平均直径 床层的空隙率、自由截面和比表面 流体通过固定床的压降 流体通过固定床的压降 流体通过固定床的压降 流体通过固定床的压降 流体通过固定床的压降 固体颗粒流态化 (Fluidization) 临界流化速度 临界流化速度 流化床主要特性及流化类型 不正常的流化现象 改善聚式流化质量的措施 聚式与散式流态化的判断 聚式与散式流态化的判断 流化床床层高度及分离高度 流化床床层高度及分离高度 广义流态化体系 气力输送 (Pneumatic transport) 气力输送 (Pneumatic transport) 气力输送颗粒-流体两相流流动特性与流型图 气力输送颗粒-流体两相流流动特性与流型图 气力输送颗粒-流体两相流流动特性与流型图 两相模型 两相模型 两相模型 两相模型 拟均相法 气力输送的类型及装置 气力输送的类型及装置 气力输送的类型及装置 气力输送的类型及装置 气力输送的类型及装置 固体颗粒加料器的选用 分离高度 H 或 TDH（Transport Disengaging Height）： 流化床膨胀高度以上颗粒可以依靠重力沉降回落的高度。超过这一高度后颗粒将被带出。TDH 的确定对流化床气体出口位置的设计具有重要意义。 对高流化数(数百)下的操作，可在床顶设置旋风分离器将随气流带出的颗粒(ut u)回收并返回床内。 广义流态化体系：包括密相层、稀相段和颗粒输送段。 例：流态化催化裂化装置： 原料油高温气化后与催化剂颗粒在提升管内形成高速并流向上的稀相输送，5～7秒即可完成原料油的催化裂解反应。催化剂经旋风离器分离后由下行管进入再生器，被从底部送入的空气流化再生，停留时间约为7～12分钟。 气力输送：在密闭的管道中借用气体(最常用的是空气)动力使固体颗粒悬浮并进行输送。 输送对象：从微米量级的粉体到数毫米大小的颗粒。 优点：效率高；全密闭式的输送既可保证产品质量、又可避免粉体对环境的污染；容易实现管网化和自动化；可在输送过程中同步进行气固两相的物理和化学加工(颗粒干燥、表面包裹、气固反应等)。 缺点：能耗高，设计和操作不当易使颗粒过度碰撞而磨蚀、破碎，同时造成管道和设备的磨损。 气源 颗粒进料与加速段 稳定输送段 气固分离装置 垂直气力输送管内流型 颗粒-流体两相的流体动力学特征常表现为流型转变 垂直气力输送 影响参数：气体流速 敏感参数：输送管内的压降 系统动力消耗评价指标 用来表征流型 稀相输送与密相输送 均相 垂直气力输送流型图 压降最低曲线 密相区 稀相区 “哽噎”速度 轻微 团聚 聚团 节涌 水平气力输送 输送中重力的作用方向与流动方向垂直，使颗粒保持悬浮的不再是曳力、而是水平流动的气流对颗粒产生的升力，因此管内流型（主要是密相）也有所不同。 垂直气力输送管内流型 均匀稀相 颗粒堆积 “沉寂”速度 “沙丘”流 水平“拴塞” 水平气力输送流型图 “沉寂”速度 气力输送装置的压降包括输送段压降、除尘装置压降和系统内各管件、阀件压降。 ?pf —— 气体与管壁的摩擦损失 ?pa—— 颗粒加速所需的惯性压降 ?pr—— 使颗粒悬浮并上升的重力压降 ?pi—— 颗粒自身及与管壁的碰撞与摩擦压降 直管输送段压降 ?p 流体相 把流体和颗粒看作具有相互作用的两相，在微元长度 ?L 内，分别以流体相和颗粒相为控制体进行动量衡算，得到 颗粒相 u, c — 气相与颗粒相在管内的平均流速 mg , mp— 气相和颗粒相在控制体内的质量 若微元管段内的空隙率为?，则 颗粒相 流体相 气相对颗粒相的曳力 Fd ：对粒径为 dp 的颗粒 两相