第五篇 流态化技术

第五篇

流态化技术

一、流态化的形成和转化

1．固定床、流化床及稀相输送

①当气速较小时，催化剂堆紧，为固定床阶段；

②当气速增达到一定程度以后，床层开始膨胀，为膨胀床；

③当u=umf时，固体粒子被气流悬浮起来做不规则运动，为流化床阶段；

④继续增大气速至u=ut，催化剂开始被气流带走，为稀相输送阶段

因此，固体颗粒的流化可根据气速划分成三个阶段：

①固定床阶段，u

②流化床阶段，umf

③稀相输送阶段，u>ut

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在固定床阶段，气体通过固定床颗粒之间的空隙时，因有摩擦阻力而产生压降，摩擦阻力与气体流速的平方成正比，故u ↗，床层压降↗

当床层所受压力达到平衡时，床层被悬浮起来而颗粒自由运动。床层受三个力作用：重力、摩擦力和浮力。对催化剂来说，其摩擦力与床层压降有关:

? 固体颗粒的重量为一定值，即V(1-ε)为一定值，因此当气速增大时，V ↗，ε↗，但

V(1-ε)不变，因此，△P.F 也不变

? 随着气速上升，所受摩擦阻力增大，当u 达到ut 时，催化剂的浮力比重力大了，催化

剂也就被气体带走了

2．气-固流态化域

根据流化床中气体的表观气速不同，床层可以分为几种不同的流化状态:固定床、散式流化床、鼓泡流化床、湍动床、快速床和输送床

①固定床

②散式流化床

③鼓泡流化床

④湍动床

⑤快速床

⑥输送床

二、流化床的一些基本现象

1．散式流化

?没有聚集现象，床层界面平稳，随着气速的增大，床层的空隙率增大，床层膨胀

?可以用床高与起始流化时的床高之比LB/Lmf来表示床层的膨胀程度，亦称膨胀比?影响膨胀比的因素有固体颗粒的性质和粒径、气体的流速和性质、床径和床高等

?在催化裂化装置中，催化剂的密相输送就是处于散式流化状态

2．鼓泡床的一些基本现象

?鼓泡床的固体颗粒不是以单个而是以集团进行运动的

?鼓泡床的床层包括气泡相和颗粒相两部分

①气泡的形状

②气体返混和固体返混

③气泡的形成

④气节和沟流

⑤密相床和稀相

?在流化床床层的顶部有一个波动的界面，界面以下成为密相床，界面以上的空间称为稀相

?气速较低时，稀相和密相之间有明显的界面；随着气速的增大，密相床的密度变小而稀相的密度增大，两相之间的界面逐渐变得不明显

⑥催化剂的夹带

?被固体带到稀相的固体颗粒可以分为两部分：

★细颗粒：终端速度低于表观速度

★较粗颗粒：终端速度比表观速度大

⑦输送分离高度(分离空间高度)

?随着气体离开床面向上运动，沿整个容器截面的速度分布趋于均匀，当气体上升至某个高度时，气体分布达到均一，等于表观气速，此时的高度(以床面为基准)即称为“空间分离高度”或“输送分离高度”

?能够继续随气体上升至输送分离高度以上的颗粒只是那些终端速度低于表观气速的细粉，也就是说，在稀相段的颗粒浓度随高度增加而减小，到达输送分离高度以后，颗粒浓度不再降低

4．快速流化床

?随着气速的增大，当气速达到ufp时，即进入快速床阶段，此时，必须依靠提高固体颗粒的循环量才能维持床层密度

?形成快速流化床的基本前提条件是：

①流化固体是细颗粒；

②气速超过固体颗粒的终端速度，ufp=3～4ut；

③有一定的循环量，以保证床层有一定的密度。

?快速流化床的特点是：

①床层很均匀；

②采用气速高、处理量大；

③气固接触良好

5．流化床反应器的特点

其优点有：

①由于返混和传热效率高，床层各部分温度较均匀，避免了局部高温现象，对强放热反应(再生)，可采用较高的反应温度以提高反应速度；

②气-固运动很激烈，且固体颗粒的直径很小，因此气固之间的传质效率高，提高了传质步骤的速率，对于扩散控制的化学反应特别有利；

③固体处于流化态，具有流体一样的流动性，装卸、输送都很方便；

④催化剂在反应器和再生器之间大量循环，简化了设备，又传送了大量的热量，可以进行自动控制

流化床的不足之处主要表现在：

①气固接触不充分，因此一般鼓泡床很难达到很高的转化率；

②气固流化床由于返混造成催化剂在床层停留时间不均一；

③催化剂在床层中剧烈搅动，造成催化剂颗粒和设备磨损；

④在生产负荷太低的情况下，流化床操作难以平稳，操作波动大

三、提升管中的气-固流动(垂直管中的稀相输送)

?气-固输送可以根据密度不同而分为稀相输送和密相输送，通常以100kg/m3为划分界限?在提升管中，气-固混合物的密度大约十几到几十千克每立方米，因此属于稀相输送的围

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第五节 固体流态化

第五节固体流态化 §3.5.1、概述 将大量固体颗粒悬浮于运动的流体中，使颗粒具有类似于流体的某些特性，这种流固接触状态称为固体流态化。 化工中使用固体流态化技术的例子很多，如催化流化床反应器、流化床干燥器、沸腾床焙烧炉及颗粒的输送。催化流化床反应器所用的催化剂颗粒要比固定床的小得多，颗粒的比表面积大，这样流体与固体之间的传热，传质速率就比固定床的高；对于流化床干燥器沸腾床焙烧炉也有类似的特点。 §3.5.2、流化床的基本概念 现在让我们一起来观察流体通过均匀颗粒时所出现的床层现象。 一、固定床阶段 当空床速度（表观速度）较低，此时

即颗粒间空隙中流体的实际流速 小于颗粒的沉降速度 ，床层现象为颗 粒基本静止不动，颗粒层为固定床。颗粒床层高度为 ，此时流体通过颗粒床 层的压降为： ，可以用康采尼方程来估算； 在较大的 范围内，可以用欧根方程来估算，一般误差不超过 25%。 保持固定床的最大表观速度 二、流化床阶段 流化床阶段为表观速度增大至一定程度， 时，此时 ， 颗粒开始松动，颗粒位置可以在一定的区间内进行调整，床层略有膨胀，当 颗粒仍不能自由运动，这时床层处于初始或临界化状态，床层高度增至 ，如 左图所示，而当继续增加，即

此时床内全部颗粒将“浮起”，颗粒层将更膨胀，床层高度增大至L，床层内颗粒可以在流体中作随机运动，并同时发生固体颗粒沿不同的回路作上下运动，固体颗粒的这种运动就好象液体沸腾，故流化床也称为沸腾床。流化床内颗 粒与流体之间的摩擦力恰好与颗粒的净重力 相平衡，且 ，但 基本不变。 三、颗粒输送阶段 若继续增大，且 ，则颗粒将获得向 上上升的速度，其大小为 ， 此时，颗粒将带出容器外，这一阶段称为颗粒输送阶段。§3.5.3、两种不同流化形式

高速流态化技术在21世纪的工程应用前景

化工进展980101 化 工 进 展 科技期刊 Chemical Industry and Engineering Progress 1998年 第1期 No.1 1998 专论与综述 高速流态化技术在21世纪的工程应用前景 胡永琪 金 涌 (清华大学化学工程系，北京，100084) 提要 通过与低速流态化的比较，概述了高速流态化独特的两相流流动结构、优异的操作 特性和应用于工业过程时的优缺点。综述了已工业化或正在研究开发的高速流态化过程，对 其用于这些过程的优势和将在下个世纪的工程应用前景进行了分析和探讨。 关键词 流态化，高速，应用，工程 作为研究颗粒与流体相互作用规律的学科，流态化技术自40年代初对石油流态化催化裂化 工艺开发成功以来，其应用研究受到了普遍的重视，并取得了重大的进展，已经成为颗粒和 粉体的制备、加工、改性和输送以及改善催化反应的有效手段。回顾半个世纪的发展历史， 流态化技术经历了由低操作气速向高操作气速的发展过程。 在流体速度大于临界流化速度后，即进入鼓泡流态化阶段。最早的工程应用多在低速鼓泡 流化域中操作，而近年来则倾向在越来越高的流速下操作，像湍动流态化、快速流态化和稀 相输送状态等。这是由于在高速下，流-固系统将显示出更为优异的行为：随着流体通过设备 的绝对速度成倍或几十倍的增大，流体与固体之间的相对速度(即滑落速度)也随之增加 (图1)［１］，所以在很大的流体速度范围内床内都能保持有较高的粉体浓度，从而加强了流 体与粉体之间的传热和传质。流固两相流动体系的这一特性是向高速流态化技术发展的基础。 随着操作流速的提高，流体与颗粒两相流的结构和流型将发生较大的变化，对不同流速下的file:///E|/qk/hgjz/980101.htm（第 1／9 页）2010-3-22 22:20:27

固体流态化实验

一：实验目的： 1）. 观察聚式和散式流化现象； 2）. 掌握流体通过颗粒床层流动特性的测量方法； 3）. 测定床层的堆积密度和空隙率； 4）. 测定流化曲线（p~u曲线）和临界流化速度。 二：基本原理： 1）固体流态化过程的基本概念 将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具有类似于流体的某些表观性质，这种流固接触状态称为固体流态化。而当流体通过颗粒床层时，随着流体速度的增加，床层中颗粒由静止不动趋向于松动。床层体积膨胀，流速继续增大至某一数值后，床层内固体颗粒上下翻滚，此状态的床层称为“流化床”。 床层高度L、床层压强降Δp对流化床表现流速u的变化关系如图（a）、（b）所示。图中b点是固定床与流化床的分界点，也称临界点，这时的表观流速称为临界流速或称最小流化速度 以u mf表示。 流化床的L、△P对流化床表观速度u的变化关系 图1—9 流化床的L、△P对流化床表观速度u的变化关系 对于气固系统，气体和粒子密度相差大或粒子大时气体流动速度必然比较高，在这种情况下流态化是不平稳的，流体通过床层时主要是呈大气泡形态，由于这些气泡上升和破裂，床层界面波动不定，更看不到清晰的上界面，这种气固系统的流态化称为“聚式流态化”。 对于液固系统，液体和粒子密度相差不大或粒子小、液体流动速度低的情况下，各粒子的运动以相对比较一致的路程通过床层而形成比较平稳的流动，且有相当稳定的上界面，由于固体颗粒均匀地分散在液体中，通常称这种流化状态为“散式流态化”。 2）床层的静态特性 床层的静态特性是研究动态特征和规律的基础，其主要特征（如密度和床层空隙率）的定义和测法如下： (1) 堆积密度和静床密度ρb=M/V（气固体系）可由床层中的颗粒质量和体积算出，它与 床层的堆积松紧程度有关，要求测算出最松和最紧两种极限状况下的数值。 (2)静床空隙率ε=1-（ρb/ρs）

第15章 气力输送设备

第十五章气力输送设备 一、概述 1、工作原理和分类 粉状物料、粒状物料除采用运输机械输送外，还常采用气力输送。气力输送的作用原理是利用空气的动压和静压，使物料颗粒悬浮于气流中或成集团沿管道输送。前者称为物料悬浮输送，后者称为物料集团输送。物料悬浮输送早已广泛应用，物料集团输送也在研究 应用。 物料悬浮输送有吸送式、压送式、混合式和流送式四种形式。 (1)吸送式 当输送管道内气体压力低于大气压力时，称为吸送式气力输送，其装置如图5—70所示。当风机5启动后，管道2内达到一定的真空度时，大气中的空气便携带着物料由吸嘴1进入管道2，并沿管道被输送到卸料端的分离器3。在分离器中，物料和空气分离，分离出的物料由分离器底部卸出，而空气通过除尘器4除尘后经风机5排放到大气中。 吸送式气力输送装置的主要优点是供料装置简单，能同时从几处吸取物料，而且不受吸料场地空问大小和位置限制。其主要缺点是因管道内的真空度有限，故输送距离有限；装置的密封性要求很高；当通过风机的气体没有很好除尘时，将加速风机磨损。 (2)压送式 当输送管路内气体压力高于大气压时，称为压送式气力输送，其装置如图5—71所示。风机1将压缩空气输入供料器2内，使物料与气体混合，混合的气料经输送管道3进入分离器4。在分离器内，物料和气休分离，物料由分离器底部卸出，气体经除尘器5除尘后排放到大气中。 压送式气力输送装置的主要优点是输送距离较远；可同时把物料输送到几处。其主要缺点是供料器较复杂；只能同时由一处供料。 (3)混合式 混合式气力输送是由吸送式和压送式 联合组成的，如图5 72所示。在吸送部 分，输送管道2内为负压，物料由吸嘴1 吸入，经管道2进入分离器3分离。在压 送部分，输送管道6内为正压，将由分离 器3底部卸出的物料压送到分离器7进行 分离。管道2内的负压和管道6内的正压 都是由同一台风机5造成的。 混合式气力输送装置的主要优点是可 以从几处吸取物料，又可把物料同时输送

实验六固体流态化的流动特性实验(精)

实验六 固体流态化的流动特性实验 一、 实验目的 在化学工业中，经常有流体流经固体颗粒的操作，诸如过滤、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属于散式流化床。 本实验的目的，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；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。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 当流态流经固定床内固体颗粒之间的空隙时，随着流速的增大，流态与固体颗粒之间所产生阻力也随之增大，床层的压强降则不断升高。为表达流体流经固定床时的压强降与流速的函数关系，曾提出过多种经验公式。现将一种较为常用的公式介绍如下： 流体流经固定床的压降，可以仿照流体流经空管时的压降公式（Moody 公式）列出。即 2 20u d H p p m m ρλ??=? （1） 式中，H m 为固定床层的高度，m 、d p 为固体颗粒的直径，m 、u 0为流体的空管速度，m ·s －1；ρ为流体的密度，Kg ·m －3；λm 为固定床的摩擦系数。 固定床的摩擦系数λm 可以直接由实验测定，根据实验结果，厄贡(Ergun)提出如下经验公式： ???? ??+???? ??-=75.1Re 150123m m m m εελ （2） 式中，εm 为固定床的空隙率；Re m 为修正雷诺数。Re m 可由颗粒直径d p ，床层空隙率εm ，流体密度ρ，流体粘度μ和空管速度u 0，按下式计算： m p m u d εμρ-?=11Re 0 （3） 由固定床向流化床转变式的临界速度u mf ，也可由实验直径测定。实验测定不同流速下的床层压降，再降实验数据标绘在双对数坐标上，由作图法即可求得临界流化速度，如图1所示。 ΔP mf u 0 图1流体流经固定床和流化床时的压力降 为计算临界流化速度，研究者们也曾提出过各种计算公式，下面介绍的为一种半理论半

流态化技术

流态化技术 第一章 定义：流态化是一种使固体颗粒通过与气体或液体（流体）接触而转变成类似流体状态的操作。 一、流态化形成的过程 1．固定床阶段 气流对颗粒的曳力 + 气流对颗粒的浮力 < 颗粒受到的重力 床层体积固体颗粒总体积 床层体积空隙率-=ε 2．流态化床阶段 气流对颗粒的浮力 = 颗粒受到的重力 压降△P = 单位截面积上床层物料的重量 不变不变，但P L L U ?∴-↑↑→↑→)1(εε 3.气力输送阶段 (气流床） 气流对颗粒的曳力 + 气流对颗粒的浮力 > 颗粒受到的重力 Umf ——临界流化速度，是指刚刚能够使固体颗粒流化起来的气体空床流化速度，也称最小流化速度。 Ut ——带出速度，当气体速度超过这一数值时，固体颗粒就不能沉降下来，而被气流带走，此带出速度也称最大流化速度。 操作速度、表观流速（U ）——是指假想流体通过流化床整个截面（不考虑堆积固体粒子）时的截面平均流速（也称空塔速度或空管速度），用U 表示。 注意P2图1.2两条线不重合的原因：该页第四段（非自然堆积） 二、形成流态化的条件 1.有固体颗粒存在 2.有流体介质存在3．固体与流体介质在特定条件下发生作用 三、流态化过程具有的特点 1.类似液体的特性（物性参数） 2.固体颗粒的剧烈运动与迅速混合 3. 强烈的碰撞与摩擦 4.颗粒比表面积大 5.气体与颗粒的接触时间不均匀 四、流态化过程中的不正常现象 1．沟流2.腾涌 3.分层 4.气泡 五、气-固流化床的一般性评价 1．良好的床层均温性 2．较高的传热传质速率 3．输送能力大 4．可利用或加工粉末状物料 流态化可以分为聚式流化态和散式流化态。 气泡相：就是内部几乎没有固体颗粒，仅在其边壁或 外表面 有固体颗粒环绕的运动空间 乳化相：指的是固体颗粒与气体介质的混合区域 第二章 A 类： 细 大多数工业流化床反应使用的催化剂属于此类。 B 类: 粗 鼓泡床大都用此颗粒 C 类： 极细 在气固催化反应中很少采用，但同相加工中采用较多，如明矾综合利用。 D 类：极粗 只适用于喷动床中，如谷物干燥和煤粒燃烧均属于此类 书上图2.4分析理想与实际的区别 （1）存在一个“驼峰”BCD ，原因：初始时颗粒排列紧密 （2）DE 线右端向上倾斜，原因：颗粒间碰撞和颗粒与器壁摩擦引起的损失 （3）有波动（气固系统），原因：气泡运动、破裂 积相等球体体积与实际颗粒体颗粒的表面积 球体的表面积)(=s φ 算术平均粒径最大 几何平均粒径次之 调和平均粒径最小 （会选择公式） 通常求临界流化速度的两种方法：实验和计算P19 例题 已知催化剂颗粒的平均直径为98um ，在20℃ 和0.1MPa （1atm ）下用空气进行流化。有关物性参数如下：

化工原理固体流态化作业

1、固体流态化方法以提高氨合成塔的工作强度 在合成氦厂中,氨含量在混合气中的增加量总共只有10~玲%。由于触媒层中部的过热,就不可能应用蛟活渡的触媒,并提高尾气中的氨含量。 采用固体流态化层来合成氨,就能防止触媒层中的过热现象。在适宜的温度条件下,用蚊活俄触媒操作,并采用蚊小颗粒的触媒提高其内表面的利用率, 使操作过程得以实行。如动力学方面的研究所指出,合成氨触 媒内表面的利用率构为50%。牌粒子尺寸精小到1.5毫米,郎 可保愈翠位容积触媒的生产率提高一倍。 使用固体流态化层的氮合成塔如图所示。原始混合气樱换 热器,加热到330oC,进入第一层触媒(在现有固定层塔的耗稀 中温度等于450oC)。降低入口温度可大大精小换热器的尺寸, 并增大塔中触媒所占有的容积分率。触媚层中的温度对应于 每一层中最后棘化牵的适宜温度。樱合成塔后,氨在混合气中 的滇度可提高到22%。由于能够装埙蛟大数量的活澳触媒,更 好地利用了它的内表面,井实施了适宜的温度条件,整个塔的 生产率就可以提高一倍。 应用固体流态化方法以提高氨合成塔的工作强度，r.K.波列斯 抖夫,M.r.斯林尼柯著平成舫摘祥 2、 采用流态化气力输送技术设计一套应用于施工现场的水泥输送系统。流态化实际上是一种状态,是固体物料颗粒在流体介质作用下的流化状态,是一种介于固定床与输送床之间的相对稳定状态。 流态化气力输送系统,该系统在高于大气压力的状态下工作流态化气力输送系统是一种更加高效、可靠的气力输送系统,适用于流动性较好的物料。流态化气力输送具有输送压力低、气流速度小、管路磨损小等优点,而且可以有较高的混合比,一般在30左右,气流速度低于20in/s,最长输送距离可达1500m。流态化力气输送采用气固两相流理论,利用压缩空气的动压和静压来输送物料,其关键技术是使物料在输送器内充分流化,在输送管内边流化边输送。如图5-1所示:空气压缩机提供压缩气体,设置储气罐和汽水分离器来收集由于压力脉动和冷凝水的产生。空气与发送罐装入的物料形成气固混合物,通过输料管送到卸料点,在卸料处气固分离器将物料卸出,空气经风管和除尘器排入大气中。电子皮带秤和料位计为辅助设备,主要是为了实现自动计量和料位测量的功能。流态化气力输送水泥系统的研究，毛北平，2012年6月

第五篇 流态化技术

第五篇 流态化技术

一、流态化的形成和转化 1．固定床、流化床及稀相输送 ①当气速较小时，催化剂堆紧，为固定床阶段； ②当气速增达到一定程度以后，床层开始膨胀，为膨胀床； ③当u=umf时，固体粒子被气流悬浮起来做不规则运动，为流化床阶段； ④继续增大气速至u=ut，催化剂开始被气流带走，为稀相输送阶段 因此，固体颗粒的流化可根据气速划分成三个阶段： ①固定床阶段，uut - 50 - 版权所有翻印必究

版权所有 翻印必究 - 50 - 在固定床阶段，气体通过固定床颗粒之间的空隙时，因有摩擦阻力而产生压降，摩擦阻力与气体流速的平方成正比，故u ↗，床层压降↗ 当床层所受压力达到平衡时，床层被悬浮起来而颗粒自由运动。床层受三个力作用：重力、摩擦力和浮力。对催化剂来说，其摩擦力与床层压降有关: ? 固体颗粒的重量为一定值，即V(1-ε)为一定值，因此当气速增大时，V ↗，ε↗，但 V(1-ε)不变，因此，△P.F 也不变 ? 随着气速上升，所受摩擦阻力增大，当u 达到ut 时，催化剂的浮力比重力大了，催化

剂也就被气体带走了 2．气-固流态化域 根据流化床中气体的表观气速不同，床层可以分为几种不同的流化状态:固定床、散式流化床、鼓泡流化床、湍动床、快速床和输送床 ①固定床 ②散式流化床 ③鼓泡流化床 ④湍动床 ⑤快速床 ⑥输送床 二、流化床的一些基本现象 1．散式流化 ?没有聚集现象，床层界面平稳，随着气速的增大，床层的空隙率增大，床层膨胀 ?可以用床高与起始流化时的床高之比LB/Lmf来表示床层的膨胀程度，亦称膨胀比?影响膨胀比的因素有固体颗粒的性质和粒径、气体的流速和性质、床径和床高等 ?在催化裂化装置中，催化剂的密相输送就是处于散式流化状态 2．鼓泡床的一些基本现象 ?鼓泡床的固体颗粒不是以单个而是以集团进行运动的 ?鼓泡床的床层包括气泡相和颗粒相两部分 ①气泡的形状 ②气体返混和固体返混 ③气泡的形成 ④气节和沟流 ⑤密相床和稀相

第三章机械分离和固体流态化

第三章机械分离和固体流态化 具有不同物理性质（如密度差别）的分散物质和连续介质所组成的物系称为非均相混合物或非均相物系。 颗粒相对于流体（静止或运动）运动的过程称为沉降分离。流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过程称为过滤。 工业上分离非均相混合物的目的是：1、回收有价值的分散物质。2、净化分散介质以满足后继生产工业的要求。3、环境保护和安全生产。 第一节颗粒及颗粒床层的特性 ；表 单一的颗粒：1、球形颗粒体积： 面积：；比表面积： 2、非球形颗粒：体积当量直径 形状系数（又称球形度）： ，任何非球形颗粒 的形状系数皆小于1。 不同粒径范围内所含粒子的个数或质量，即粒径分

布。 当使用某一号筛子时，通过筛孔的颗粒量称为筛过量，截留于筛面上的颗粒量则称为筛余量。称取各号筛面上的颗粒筛余量即得筛分分析的基础数据。 颗粒的平均直径：最常用的是平均比表面积直径： 由颗粒群堆积成的床层疏密程度可用空隙率来表示： 床层的比表面积： 壁面附近床层的空隙率总是大于床层内部的，较多的流体必然趋向近壁处流过，使床层截面上流体分布不均匀，这种现象称为壁效应。 第二节沉降过程 沉降操作是指在某种力场中利用分散相和连续相 之间的密度差异，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。实现沉降操作的作用力可以是重力，也可以是惯性离心力。因此，沉降过程有重力沉降和离心沉降两种方式。静止流体中颗粒的沉降过程可分为两个

阶段，起初为加速段而后为等速段。 滞流区或斯托克斯定律区（10-4

固体流态化实验

4 固体流态化实验 实验目的 (1) 掌握测定颗粒静态床层时的静床堆积密度ρb 和空隙率ε的方法； (2) 测定流体通过颗粒床层时的压降Δp m 与空塔气速u 的曲线和临界流化速u mf ; 实验原理 4.2.1 固定床 1) 基本概念 当流体以较低的空速u 通过颗粒床层时床层仍处于静止状态，称这种固体颗粒床层为固定床。床层的静态特性是研究床层动态特性和规律的基础，其主要的特征有静床堆积密度ρb 和空隙率ε两个，它们的定义分别如下： 1. 静床堆积密度：ρb =M/V, 它由静止床层中的固体颗粒的质量M 除以静止床层的体积V 计算而得。ρb 数值的大小与床层中颗粒的堆积松紧程度有关，因此ρb 在流体通过颗粒床层时不是一个定值，如颗粒床层在最紧与最松两种极限状态时，ρb 就有两种数值，它们的大小在床层最紧与最松时分别测量出相应的床层高度就可以计算得到。 2. 静床空隙率ε : ε=1–(ρb /ρs ), 它是由颗粒的静床堆积密度ρb 和固体颗粒密度ρs 计算而得。 2) 固定床阶段压降Δp m 与空速u 的关系 当流体通过固定床的空速较小时，床层的高度基本不变；当流体空速趋于某一临界速度时，颗粒开始松动，床层才略有膨胀。因此，在此临界速度以前，单位高度的床层的压降(Δp m /L)与空速u 的关系可由欧根公式来表示，并把欧根公式改写成如下形式： m m m d u K d K uL p ψ-+ψ-=?ρεεμεε322 321)1() ()1( (1) 式(1)中，以实验数据的空速u 为横坐标，以（Δp m /uL ）为纵坐标画图得一直线，从直线的 斜率中求出欧根系数K 2，从直线的截距中计算出欧根系数K 1。 4.2.2 流化床 1) 基本概念 当流体空速趋近某一临界速度u mf 时，颗粒开始松动，床层略有膨胀，床层高度有所增加；当空速继续加大，此时固体颗粒悬浮在流体中作上下、自转、摇摆等随机运动，好象沸腾的液体在翻腾，此时的颗粒床层称为流化床或沸腾床，临界速度u mf 称为起始流化速度。 流化床现象在一定的流体空速内出现，在此流速范围内，随着流速的加大，流化床高度不断增加，床层空隙率相应增大。流化床根据流体有性质不同，可分为以下两种类型。 1. 散式流化——若流化床中固体颗粒均匀地分散于流体中，床层中各处空隙率大致相等， 床层有稳定的上界面，这种流化型式称为散式流化。当流体与固体的密度相差较小时会发生散式流化，如液-固体系。 2. 聚式流化——对气固体系，因流化床中气体与固体的密度相差较大，气体对固体的浮力很小，气体对颗粒的支撑主要靠曳力，此时气体通过床层主要以大气泡的形式出现，气泡上升到一定高度处会自动破裂，造成床层上界面有较大的波动，这种气固体系的流态化称为聚式流化。 2) 流化床阶段压降Δp m 与空速u 的关系 1. 流化床层的压降Δp m 对散式流化，流化阶段床层修正压强降Δp m 等于单位截面积床层固体颗粒的净重，即 Δp m = m( ρs –ρ)g/(A ρs )=L(1–ε)( ρs –ρ)g (2)

第十四章 固体流态化现象

第十四章固体流态化现象 使颗粒状物料与流动的气体或液体相接触，并在后者作用下呈现某种类似于流体的状态，这就是固体流态化。借助这种流化状态以完成某种处理过程的技术，称为流态化技术。 流态化技术用于工业操作有以下优点： (1)颗粒流动平稳，类似液体流动，操作易于实现连续化和自动化。 (2)由于固体颗粒的激烈运动和迅速混合，使床层温度均匀，便于凋节和维持所需的韫度。 (3)由于流化床所用固体颗粒尺寸小，比表面大，因此，气体与固体颗粒之间的传热、传质速率高。又因为流化床颗粒的运动使得流化床与传热壁面之间有较高的传热速率。 由于上述优点，近几十年来，流态化技术广泛用在化学工业中的物理操作和化学操作中。 但是，流态化技术在应用中还存在以下一些问题： (1)由于气体返混和气泡的存在，使气固接触效率降低。 (2)由于固体颗粒在床层内迅速混合，在连续进料的情况下，将导致颗粒在床层内停留时间不均，使得产品质量不均匀。 (3)由于固体颗粒的磨蚀作用，管子和容器的壁面磨损严重。脆性固体颗粒易被磨成粉末被气流带走，需要考虑由此引起的各种问题。 对上述的存在问题应有充分认识，以便在应用时扬长避短，获得更好的技术经济效果。另外，由于流态化现象比较复杂，人们对它的规律性了解还很不够，无论在设计方面或操作方面，都还存在许多有待进一步研究的内容。而且，鉴于目前绝大多数工业应用都是气一固流化系统，因此，本章主要讨论气一固流化系统。 一.固体流态化过程的几个阶段 在玻璃圆筒底部装一块多孔板，板上堆放一层砂粒，从多孔板下方通入空气。当气速小时，砂粒静止不动，空气仅仅是从砂粒间缝隙穿过，这就是固定床。如图14-1(a)。 气流速度加大，则固体颗粒开始松动，有些颗粒虽然轻微地抖动，但不能脱离其原来的位置，各颗粒仍然保持接触，床层高度无明显增加。此称为膨胀床。 流速再增到某一数值，各颗粒刚好被上升气流推起，彼此脱离接触，床层高度也有明显增加。达到这一状态时，称为起始流态化。如图14-1(b)所示。 流速超过起始流态化速度以后，颗粒便在床内翻滚，作不规则运动，总体上是在中央上升而沿器壁落下。气流速度愈大，运动愈剧烈，此即为流化床，如图14-1的（c1）与（c2）(代表两种不同形式的流态化，见后)所示。此阶段中颗粒虽然剧烈运动，但基本上并不脱离床层，被吹起之后仍要落回，因此床层仍维持一个明显的上界面，与沸腾水的表面相似。 如果继续提高气流速度，到了一定数值，则颗粒便为气流所夹带而从圆筒顶部被吹走，原来的床层不复存在，自然就无所谓上界面。这种状况，称为气力输送，如图14-1(d)所示。 二.流化床类似于液体的特性 从流化床所显示出的流化现象来看，很象沸腾中的液层，因此流化床又称沸腾床。实质上，处于流化状态下的颗粒群的确具有许多与液体相似的特性。例如，流化床不仅具有基本上呈水平的上界面，而且若将较轻的物体按进床层内部，则放开以后，轻物便冒出浮在界面上，如图14-2(a)、(b)所示；在床层的侧壁上开孔，固体颗粒可以像液体一样流出，如图14-2(c)所示；若将不等高的两流化床连通，两床的床面可以彼此拉平，如图14 -2(d) 所示；床层内部任何两点间的静压差，

第三章 机械分离与固体流态化练习题

化工原理单元练习（三） （第三章机械分离与固体流态化） 班级学号姓名 一、填空题 1、描述单个非球形颗粒的形状和大小的主要参数为、。 2、固体颗粒在气体中自由沉降时所受的力有力、力和 力。固体颗粒的自由沉降分为阶段和阶段。 3、沉降速度是指，此速度亦称为速度。 4、在斯托克斯定律区，颗粒的沉降速度与流体黏度的次方成反比，在牛顿定律区，颗粒的沉降速度与流体黏度的次方成反比。 5、降尘室的设计原则是时间大于等于时间。 6、理论上降尘室的生产能力与和有关，而与无关。 7、分离因数的定义式为。如果颗粒在离心力场内作圆周运动，其旋转半径为0.2m，切线速度为20m/s，则其分离因数为。 8、选用旋风分离器时主要依据是、、。 9、旋风分离器的分割粒径d50是。 10、描述固体颗粒床层特性的主要参数有、、 和。 11、过滤方式主要有、和。 12、板框过滤机由810m m×810m m×25mm的20个框组成，则其过滤面积为。 13、板框过滤机处理某悬浮液，已知过滤终了时的过滤速率 E d dV ? ? ? ? ? θ 为0.04m3/s，现采用横穿洗涤法洗涤10min，洗涤时操作压力差与过滤时相同，洗水和滤液为相同温度的水，则洗涤速率 W d dV ? ? ? ? ? θ 为，所消耗的洗水体积为。 14、用38个635m m×635m m×25mm的框构成的板框过滤机过滤某悬浮液，操作条件下的恒压过滤方程为：θ4 210 3 06 .0- ? = +q q，式中q的单位为m3/m2，θ的单位为s。则过滤常数K= ，V e= 。 15、用叶滤机过滤固含量10%（体积分数）的某悬浮液，已知形成的滤饼的空隙率为50%，则滤饼体积与滤液体积之比υ= 。 16、根据分离因数可将离心机分为、和。 17、流体通过固体颗粒床层时，当气速大于速度、小于速度时，固体颗粒床层为流化床。 18、流化床的两种流化形式为和。 19、流化床的不正常现象有和。 20、气力输送按气流压力分类，可分为和。按气流中固相浓度分类，可分为和。 二、选择题 1、颗粒的球形度越（），说明颗粒越接近于球形。 A．接近0 B．接近1 C．大D．小 2、在重力场中，微小颗粒沉降速度与（）无关。 A．颗粒几何形状B．粒子几何尺寸 C．流体与粒子的密度D．流体流速 3、一球形固体颗粒在空气中作自由沉降，若沉降在斯托克斯定律区，空气的温度提高时，颗粒的沉降速度将（）。若沉降在牛顿定律区，空气的温度提高时，颗粒的沉降速度将（）。忽略温度变化对空气密度的影响。 A．不变B．增加C．减小D．不确定 4、在斯托克斯定律区，颗粒的沉降速度与其直径的（）次方成正比。

化工原理实验答案汇编

实验四 1.实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响? 无影响。因为Q=αA△t m，不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动，由 于蒸汽的温度不变，故△t m不变，而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响， 所以传热效果不变。 2.蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体，对传热有何影响、应采取什么 措施？ 不冷凝气体的存在相当于增加了一项热阻，降低了传热速率。冷凝器 必须设置排气口，以排除不冷凝气体。 3.实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷 凝水？ 冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了一项热阻，降低了传热速 率。在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是冷流体侧温度？为什么？传热系数k 接近于哪种流体的 壁温是靠近蒸汽侧温度。因为蒸汽的给热系数远大于冷流体的给热系 数，而壁温接近于给热系数大的一侧流体的温度，所以壁温是靠近蒸汽侧温度。而总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数 5.如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？ 基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t 均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。 实验五固体流态化实验 1.从观察到的现象，判断属于何种流化？ 2.实际流化时，p为什么会波动？ 3.由小到大改变流量与由大到小改变流量测定的流化曲线是否重合，为什么？4流体分布板的作用是什么？ 实验六精馏 1．精馏塔操作中，塔釜压力为什么是一个重要操作参数，塔釜压力与哪些因素有关? 答（1）因为塔釜压力与塔板压力降有关。塔板压力降由气体通过板上孔口或通道时为克服局部阻力和通过板上液层时为克服该液层的静压力而引起，因而塔板压力降与气体流量（即塔内蒸汽量）有很大关系。气体流量过大时，会造成过量液沫夹带以致产生液泛，这时塔板压力降会急剧加大，塔釜压力随之升高，因此本实验中塔釜压力可作为调节塔釜加热状况的重要参考依据。（2）塔釜温度、流体的粘度、进料组成、回流量。 2．板式塔气液两相的流动特点是什么? 答：液相为连续相，气相为分散相。 3．操作中增加回流比的方法是什么，能否采用减少塔顶出料量D的方法? 答：（1）减少成品酒精的采出量或增大进料量，以增大回流比；（2）加大蒸气量，增加塔顶冷凝水量，以提高凝液量，增大回流比。

固体流态化处理步骤

t1 22℃t2 22.6℃t 44.6 22.3℃ 997.701（密度）粘度0.9579 用内插法 求得粘度 0.95127 0.9358 Q u h1 h2 Δp l Δp/l 16 0.001587302 15.5 20.8 518.7346809 19.3 2687.744 461 20 0.001984127 15 21.3 616.609149 19.3 3194.866 057 28 0.002777778 13.3 22.7 920.0200001 19.3 4766.943 006 32 0.003174603 13.1 23.3 998.3195746 19.3 5172.640 283 36 0.003571429 12.4 23.9 1125.556383 19.3 5831.898 358 40 0.003968254 11.7 24.7 1272.368085 19.3 6592.580 753 52 0.00515873 9.8 26.8 1663.865958 19.3 8621.067 138 64 0.006349206 10 26.4 1605.141277 19.9 8066.036 567 76 0.007539683 9.8 26.5 1634.503617 20.5 7973.188 377 88 0.008730159 9.7 26.6 1654.078511 21 7876.564 338 100 0.009920635 9.8 26.7 1654.078511 21.4 7729.338 836 120 0.011904762 9.7 26.7 1663.865958 22.2 7494.891 701 124 0.012301587 9.7 26.7 1663.865958 22.3 7461.282 322 εm 平均Δp/l 6420.695 554 0.561411 518

流化床技术及国内的应用

流化床技术及国内的应用 从流化床在国内制药工业应用的情况出发，分析了流化床在干燥、制粒、制丸、包衣方面的各自特点，同时也阐明了流化床技术发展方向。 流化床技术的应用较为广泛，其中最为广泛的应用技术为流化床干燥，流化床干燥又称沸腾干燥，使颗粒等物料呈沸腾状态，并在动态下进行热交换。流化床技术因气—固两相大面积接触，其快速传热传质、温度梯度小的特性而被广泛运用于工业生产。然而，制药工业运用流化床技术进行粉(粒)状物料干燥已有数十年的历史，20世纪末，由德国、日本、瑞士引进的流化床一步制粒机为我国固体制剂生产作出了革命性贡献。近年来，流化床技术已溶入至干燥、制粒、药物包衣等领域。 1.流化床干燥机 1.1间隙式流化床 随着制药厂GMP改造工作的开展，带搅拌的流化床干燥机得到广泛的运用。 其特点：(1)床内设置搅拌，避免了死角及“沟流”现象；(2)设备结构简单，成本低，得以快速推广。 缺点：间隙式操作，批处理能力低。同时，对粉尘含量高的干燥操作，过滤器阻力损失大，不能连续操作。 1.2连续式流化床干燥 GMP改造促进了间隙式搅拌流化床的运用，但也在相当程度上将连续式流化床带入了误区，将其定位在清洗死角和交叉污染上，而几乎被遗忘。 连续式流化床却具有间隙式流化床无法比拟的优点：(1)连续进出料，适合大规模生产操作，同使用多台间隙式流化床相比，其无需移动料车，布局面积小； (2)动态下进料，避免了加料引起的压实、结块死角。(3)易于与制粒机、振荡筛、整粒机构成连续生产线，实现封闭操作的物流系统。 随着GMP的深入，连续式设备会得以发展，但需要制药厂、药机工程设计人员向如下方向去深入研究： (1)湿粒加料，现行的压板加料伴随密封不严的现象，而星形加料未解决对粒的挤压、变形甚至粘连的问题。由此看来，开发密闭性良好的分散加料装置势在必行； (2)清洗死角的问题，传统的过滤角以圆弧过度，舌形多孔板代替直孔板，不积料视窗应得以贯彻； (3)CIP方面，在设备可扩展分离室，流化床进风系统设置CIP清洗，避免交叉污染。 2.流化床制粒机 2.1顶喷式流化床制粒机 顶喷式流化床制粒机是目前运用最为广泛的机型，由于它集粉体混合—制粒—干燥于一体，俗称一步制粒机，其工艺已经成熟。 2.1.1目前顶喷式流化床制粒机的差距 但与国外先进技术相比，目前顶喷式流化床制粒机尚存很大的差距，主要表现在几个方面：

固体流态化实验

实验十一 固体流态化实验 一、实验目的 1.观察散式和聚式流态化现象； 2.测定液固与气固流态化系统中流体通过固体颗粒床层的压降和流速之间的关系。 二、基本原理 流体（液体或气体）自下而上通过一固体颗粒床层，当流速较低时流体自固体颗粒间隙穿过，固体颗粒不动；流速加大固体颗粒松动，流速继续增大至某一数值，固体颗粒被上升流体推起，上下左右翻滚，作不规则运动，如沸腾状，此即固体流态化。 液固系统的流态化，固体颗粒被扰动的程度比较平缓，液固两相混合均匀，这种流化状态称为“散式流态化”；气固系统的流态化，由于气体与固体的密度差较大，气流推动固体颗粒比较困难，大部分气体形成气泡穿过床层，固体颗粒也被成团地推起，这种流化状态称为“聚式流态化”。 流态化床层的压降可由下式表达： g L P s )1)((ερρ--=? 对于球形颗粒，起始流化速度（又称临界流速）可由下式表达： μρρg d u s p mf )(00059 .02-= 以上两式中：L ——床层高度，m ； ρs ——固体颗粒密度，kg/m 3； ρ——流体密度，kg/m 3； ε——床层空隙率； g ——重力加速度，m/s 2；

d P ——固体颗粒平均直径，m ； μ——流体粘度，N ·s/m 2。 由以上两式可知，影响流化床层和起始流化速度的因素主要为床层高度、流体与颗 粒的密度、颗粒空隙率和颗粒尺寸、流体粘度等。另外可根据佛鲁德准数（P 2mf mf gd u )Fr ( 判断两种流化状态，（Fr ）mf 小于1时为散式流态化，大于1时为聚式流态化。上述各关 系可以通过实验进行验证。 三、实验装置 实验装置流程见附图所示，分液固和气固两种流化床，均为矩形透明有机玻璃结构，床层横截面积尺寸为150×20mm ，分布板上放置约1公斤φ575μm 玻璃球固体颗粒。液固系统的水由旋涡式水泵自塑料水箱抽取经转子流量计送入流化床底部，床层压降由倒置的U 型管压差计计量，流经床层的水由顶部溢流槽流回水箱。气固系统的空气由离心式鼓风机送来，经孔板流量计 （孔径φ9mm ，管径24.8mm ）送入流化床底部，孔板压差

流态化技术在世界熔融还原工艺中的应用

在20世纪五六十年代，流态化直接还原技术开始工业应用，典型的工艺有菲尼克斯（FINEX）工艺（采用多级串联流化床）、芬麦特（FINMET）工艺（采用多级串联流化床）、黑斯麦尔特（HIsmelt）工艺（采用循环流化床）、瑟科瑞德（Circored）工艺（采用循环流化床与鼓泡流化床的组合）、迪欧斯（DIOS）工艺。 流态化还原的特点是直接利用粉矿，以气体作还原剂，反应在气-固两相中进行。矿粉在固态下直接还原成金属铁，接着在其他高温设备中熔融炼铁或直接粉末冶金。相对其他的技术，流化床处理粉矿的成本较低，具有原料和设备利用率较高、热交换效率高等诸多优势，而且高温流化床反应器在化工等领域已广泛应用，也可以为流化床还原粉铁矿的工艺提供良好的借鉴。 1.流态化技术在熔融还原工艺中的应用 流化床在直接还原炼铁过程中有磁化焙烧生产铁精矿粉、预热和低度预还原粉铁矿、生产直接还原铁等冶金功能。

1）磁化焙烧铁精矿粉 磁化焙烧是将Fe2O3在还原气氛中焙烧得到磁化性的Fe3O4，经过磁选使Fe3O4与杂质分离，得到品位高的铁精矿。1973年～1982年，为了开发攀枝花资源，我国进行了3次流态化还原综合回收钒钛铁的试验研究。3次的试验结果表明，我国的流态化还原法在理论上是可靠的，工艺上是可行的，主体设备上是成功的，从而为向工业化过渡创造了条件。 2）预热和低度预还原粉铁矿 流化床预热和低度预还原粉铁矿工艺中的典型代表是HIsmelt 工艺和DIOS工艺。HIsmelt工艺正处于工业化开发阶段。矿粉经过整粒筛分除去大颗粒矿粉后经皮带输送到矿石预热器中进行预热和初级预还原。整粒筛分后的粒度小于6mm，预热后的矿粉温度可达700℃～800℃，预还原度为10%～11%，处理后的热矿粉装入热矿仓等待喷吹。为了缓解铁浴炉的压力，可提高预热粉铁矿的还原度，但是粉铁矿只经一级循环流化床预热还原，其还原度一般不超过25%。

固体流态化实验

固体流态化实验 4 固体流态化实验 4.1 实验目的 (1) 掌握测定颗粒静态床层时的静床堆积密度ρ和空隙率ε的方法; b (2) 测定流体通过颗粒床层时的压降Δp与空塔气速u的曲线和临界流化速u; mmf4.2实验原理 4.2.1 固定床 1) 基本概念 当流体以较低的空速u通过颗粒床层时床层仍处于静止状态，称这种固体颗粒床层为固定床。床层的静态特性是研究床层动态特性和规律的基础，其主要的特征有静床堆积密度ρ和空隙率ε两个，它们的定义分别如下: b 1. 静床堆积密度:ρ=M/V, 它由静止床层中的固体颗粒的质量M除以静止床层的体积V计b 算而得。ρ数值的大小与床层中颗粒的堆积松紧程度有关，因此ρ在流体通过颗粒床层时bb 不是一个定值，如颗粒床层在最紧与最松两种极限状态时，ρ就有两种数值，它们的大小b 在床层最紧与最松时分别测量出相应的床层高度就可以计算得到。 2. 静床空隙率ε : ε=1–(ρ/ρ), 它是由颗粒的静床堆积密度ρ和固体颗粒密度ρbsbs计算而得。 2) 固定床阶段压降Δp与空速u的关系 m 当流体通过固定床的空速较小时，床层的高度基本不变;当流体空速趋于某一 临界速度时，颗粒开始松动，床层才略有膨胀。因此，在此临界速度以前，单位高

度的床层的压降(Δp/L)与空速u的关系可由欧根公式来表示，并把欧根公式改写成如下形式: m 2,p,,u(1,),(1,),m (1) ,K，K12332uL,d,,d,()mm 式(1)中，以实验数据的空速u为横坐标，以(Δp/uL)为纵坐标画图得一直线，从直线的m 斜率中求出欧根系数K，从直线的截距中计算出欧根系数K。 21 4.2.2 流化床 1) 基本概念 当流体空速趋近某一临界速度u时，颗粒开始松动，床层略有膨胀，床层高度有所增mf 加;当空速继续加大，此时固体颗粒悬浮在流体中作上下、自转、摇摆等随机运动，好象沸腾的液体在翻腾，此时的颗粒床层称为流化床或沸腾床，临界速度u 称为起始流化速度。 mf 流化床现象在一定的流体空速内出现，在此流速范围内，随着流速的加大，流化床高度不断增加，床层空隙率相应增大。流化床根据流体有性质不同，可分为以下两种类型。 1. 散式流化——若流化床中固体颗粒均匀地分散于流体中，床层中各处空隙率大致相等， 床层有稳定的上界面，这种流化型式称为散式流化。当流体与固体的密度相差较小时会 发生散式流化，如液-固体系。 2. 聚式流化——对气固体系，因流化床中气体与固体的密度相差较大，气体对固体的浮力很小，气体对颗粒的支撑主要靠曳力，此时气体通过床层主要以大气泡的形式出现，气泡上升到一定高度处会自动破裂，造成床层上界面有较大的波动，这种气固体系的流态化称为聚式流化。

第十章流态化与气力输送

第十章 流态化与气力输送 §1 固体流态化 10-1 流态化现象 流态化是一种使固体颗粒通过与流体接触，转化成类似流体状态的操作。 近 40 年来， 这种技术发展很快，广泛应用于粉粒状物料的输送、混合、干燥、煅烧和气－固反应等过程 中。 当流体自下而上的通过一个固体颗粒床层时， 可能出现以下几种情况： 当流速较低， 颗 粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙穿过，称为固体床，如图 10-1（ a ）所示。当流速继 续增大，颗粒开始松动，颗粒位置也在一定的区间进行调整，床层略由膨胀，但颗粒还不能 自由运动。 如果流速再继续升高， 这时颗粒全部悬浮在向上流动的气体或液体中， 随着流速 增大，床层的高度也随之升高，这种情况称为流化床，如图 10-1 （ b ）所示。当流速再升高 达到某一极值时，流化床上界面消失，颗粒分散悬浮在气流中，被气流所带走，这种状态称 为气 力输送，如图 10-1（ c ）所示。 图 10-1 不同流速下床层状态的变化 在流化床阶段， 床层有一明显的上界面， 气－固系统的密相流化床， 看起来很象沸腾着 的液体，并且在很多方面都是呈现类似液体的性质。 例如，当容器倾斜，床层上表面保持水 平,如图 10-2（ a ）所示。两床层连通，它们的床面能自行调整至同一水平面，如图 10-2（ b ） 所示。床层中任意两点压力差大致等于此两点的床层静压头，如图 10-2（ c ）所示。流化床 层也像液体一样具有流动性， 如容器壁面开孔， 颗粒将从孔口喷出。 并可象液体一样由一个 容器流入到另一个容器中，如图 10-2（ d ）所示。 图 10-2 气体流化床类似于液体的性质