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吸附、浸取、离子交换以及气固、液固和气液固反应等。凡涉及这类流固系统的操作,按其中固体颗粒的运动状态,一般将设备分为固定床、移动床和流化床三大类。近年来,流化床设备得到愈来愈广泛的应用。
固体流态化过程又按其特性分为密相流化和稀相流化。密相流化床又分为散式流化床和聚式流化床。一般情况下,气固系统的密相流化床属于聚式流化床,而液固系统的密相流化床成于散式流化床。
一、实验目的1.通过实验观察固定床向流化床转变的过程,以及聚式流化床和散式流化床流动特性的差异;2.实验测定流化曲线和临界流化速度,并实验验证固定床压降和流化床临界流化速度的计算公式。3.通过本实验希望能初步掌握流化床流动特性的实验研究方法,加深对流体流经固体颗粒层的流动规律和固体流态化原理的理解。二、实验原理1、固体流态化现象:为便于学习,以气固系统为例,设有一圆形容器,在容器下部装有一块气体分布板,在分布板上面堆积一层固体颗粒(即床层),当气体自下而上通过这样一个固体颗粒床层时,随着气体流速的变化会出现不同的现象,如图1所示。
图1固体流态化现象(不同流速时床层的变化)
图2临界流化速度的实测法
当流速较低时,固体颗粒静止不动,颗粒之间仍保持接触,床层空隙率及高度都不变.流体只在颗粒间的缝隙中通过,这种床称为固定床(如图1a)。
继续增大流速,当气体流过固体颗粒产生的摩擦力(即曳力)与固体颗粒的浮力之和等于颗粒自身重力时,颗粒开始松动,颗粒位置也稍加调整,床层略有膨胀,但颗粒还不能自由运动,仍处于接触状态,这种床称为切始或临界流化床(图1b)。
当流速高于初始流化的流速时,颗粒全部悬浮在向上流动的气流中,即进入流化状态,
f气体以鼓泡方式通过床层。随着流速的增加,固体颗粒在床层中的运动也愈加激烈,这时气固系统具有类似于液体的特性,随容器形状而变,宋层高度也增高,但有明显的分界面(图1c),这时床层称为流化床。
当流速高到某一极限值时,流化床分界面消失,颗粒分散悬浮在气流中,被气流所带走,这种状态称为气流输送或稀相输送床(图11d)。
2、临界流化速度的实测法临界流化速度是颗粒层由固定床转变为流化床时流体的速度,也是流化操作的最低速度,故也称最小流化速度。确定临界流化速度的最好办法就是实验测定方法。用增加流速法使床层自固定床缓慢地进入流化床,同时记录相应的流体流速和床层压降,在双对数坐标上标绘各点(如图2),然后将r
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