3.6固体流态化流态化的基本概念3. 6. 1一、流态化现象1、固定床阶段流体通过静止颗粒之间的空隙而流动，床层高度为L。不变，如图3-30（a）。单位高度床层压降与流体流速成正比
1 3.6 固体流态化 3.6.1 流态化的基本概念 一、流态化现象 1、固定床阶段 •流体通过静止颗粒之间的空隙而流动，床层高度为L0 不变，如图3-30（a）。单位高度床层压降与流体流速 成正比
2、流化床阶段：(1)临界流化状态：兰当流体空塔速度增大至一定值时，果颗粒床层略有膨胀，但颗粒仍不能自由运动，床层的这种情况称为初始流化或临界流化，此时床层高度为Lmf，如图3-30（b）空塔气速称为初始流化速度或临界流化速度，以u表示
2 2、流化床阶段： （1）临界流化状态：当流体空塔速度增大至一定 值 时，颗粒床层略有膨胀，但颗粒仍不能自由运动，床 层的这种情况称为初始流化或临界流化，此时床层高度 为Lmf，如图3-30（b）空塔气速称为初始流化速度或临 界流化速度，以umf表示
(2)流化床：当u,=u/ε=ut时固体颗粒将悬浮于流体中作随机运动，床层有明显的相界面，此时颗粒与流体之间的摩擦力恰好与其净重力相平衡。此后床层高度将随流速提高而升高，但颗粒间的实际流速恒等于u+，这种床层具有类似于流体的性质，故称为流化床，如图片3-30（）、（d）所示。（③）稀相输送床阶段：若流速再升高达到某一极限时（u,>u），流化床的上界面消失，颗粒分散悬浮于气流中，并不断被气流带走，这种床层称为稀相输送床，如图3-3（e）所示，颗粒开始被带出的速度称为带出速度，其数值等于颗粒在该流体中的沉降速度
3 (2)流化床：当ul=u/ε=ut时固体颗粒将悬浮于流体中作 随机运动，床层有明显的相界面，此时颗粒与流体之间的 摩擦力恰好与其净重力相平衡。此后床层高度将随流速提 高而升高，但颗粒间的实际流速恒等于ut，这种床层具有 类似于流体的性质，故称为流化床，如图片3-30(c)、(d) 所示。 (3)稀相输送床阶段： 若流速再升高达到某一极限 时（u1＞ut），流化床的上界面消失，颗粒分散悬浮于气 流中，并不断被气流带走，这种床层称为稀相输送床，如 图3-3(e)所示，颗粒开始被带出的速度称为带出速度，其 数值等于颗粒在该流体中的沉降速度
2、两种不同流化形式（播放动画（1）散式流化：固体颗粒均匀地分散在流化介质中，接近于理想流化床，故亦称均匀流化两相密度差小的系统趋向于散式流化，大多数液一固流化属于“散式流化”(2）：聚式流化：床层内分为两相，一相是空隙小而固体浓度大的气固均匀混合物构成的连续相，称为乳化相：另一相则是夹带有少量固体颗粒而以气泡形式通过床层的不连续相，称为气泡相。对于密度差较大的气一固流化系统，一般趋向于形成聚式流化，在气一固系统的流化床中多为聚式液化
4 2、两种不同流化形式(播放动画) (1)．散式流化：固体颗粒均匀地分散在流化介质 中，接近于理想流化床，故亦称均匀流化 两相密度差小的系统趋向于散式流化，大多数液－固 流化属于“散式流化” 。 (2). 聚式流化:床层内分为两相，一相是空隙小而 固体浓度大的气固均匀混合物构成的连续相，称为乳 化相；另一相则是夹带有少量固体颗粒而以气泡形式 通过床层的不连续相，称为气泡相。 对于密度差较大的气－固流化系统，一般趋向于形成 聚式流化，在气－固系统的流化床中多为聚式液化
3. 6. 2流化床的主要特征BCO1、恒定的压强降21）理想流化床的压强降A（1）固定床阶段：IgumfIgu图3-31理想流化床的p-关系曲线u增加，压强降增加，如AB段。(1-8)APuu15011(Φ,d,)8
5 3.6.2 流化床的主要特征 1、恒定的压强降 1)理想流化床的压强降 (1)固定床阶段： u增加,压强降增加，如AB段。 3 2 2 ( ) (1 ) 150 s p d u L p − =
（2）流化床阶段在流化床阶段，整个床层压强降保持不变，其值等于单位面积床层净重力，该阶段的△p与u的关系如图3-30中CD段所示。mgp = Lmr (1-8mr)(p, -p)g =4式中E一一开始流化时床层的高度和空隙率。Lmf流速继续增加时L、ε都增加而△P保持不变mgAp= L (1- )(p,=p)g(3）气流输送阶段气流中颗粒浓度降低，由密相变为稀相，形成两相同向流动的状态△P降低，情况复杂，参阅有关文献6
6 (2)流化床阶段 在流化床阶段，整个床层压强降保持不变，其值等 于单位面积床层净重力，该阶段的△p与u的关系如 图3-30中CD段所示。 式中 Lmf， εmf――开始流化时床层的高度和空隙率。 流速继续增加时L、ε都增加而△P保持不变。 A m g p L g = m f (1 − m f ) ( s − ) = A m g p L g = (1 − ) ( s − ) = (3)气流输送阶段 气流中颗粒浓度降低，由密相变为稀相，形成两相 同向流动的状态△P降低，情况复杂，参阅有关文献
2）实际流化床的压强降“驼峰”BCD，且实际流化床的△p一u有一个在一定范围内波动。5000H周定床流化床C3000OEO02000a1000umf5000.010.020.030.050.10.202气速/（m/s）图3-32气体流化床实际力一关系面线
7 2)实际流化床的压强降 实际流化床的△p－u有一个“驼峰”BCD，且 在一定范围内波动
(3-33)2、类似液体的特点：具有流动性，无固定形状，内随容器形状而变可从小孔中喷出，从一个容器流入另一个容器具有上界面，当容器倾斜时，床层上界面将保持水平，当两个床层联通时，它们的上界面自动调整至同一水平面；比床层密度小的物体被推入床层后会浮在床层表面上
8 2、类似液体的特点： (3-33) •具有流动性，无固定形状，随容器形状而变 •可从小孔中喷出，从一个容器流入另一个容器 •具有上界面，当容器倾斜时，床层上界面将保 持水平，当两个床层联通时，它们的上界面自 动调整至同一水平面； •比床层密度小的物体被推入床层后会浮在床层 表面上
3、流化床中的两相流动流体与颗粒间的运动复杂：1.在同一截面各处流体速度不完全相同2.颗粒作上下往复循环运动3.颗粒作杂乱无章的不规则运动
9 3、流化床中的两相流动： 流体与颗粒间的运动复杂： 1.在同一截面各处流体速度不完全相同 2.颗粒作上下往复循环运动 3.颗粒作杂乱无章的不规则运动
4、流化床的不正常现象产生的原因：气体的不均匀分布和气固接触不良主要出现在气一固流化床中。若床层高腾涌现象：度与直径比值过大，气速过高，气体分布不均时会发生气泡合并现象。当气泡直径长到与床层直径相等时，气泡将床层分为几段，形成相互间隔的气泡层与颗粒层。颗粒层被气泡推着向上运动到达上部后气泡突然破裂，颗粒则分散落下，这种现象称为腾涌现象。△p大于理论腾涌发生时，颗粒层与器壁磨擦值，气泡破裂时△p小于理论值如△p一u图10
10 腾涌现象: 主要出现在气-固流化床中。若床层高 度与直径比值过大，气速过高，气体分布不均时， 会发生气泡合并现象。当气泡直径长到与床层直 径相等时，气泡将床层分为几段，形成相互间隔 的气泡层与颗粒层。颗粒层被气泡推着向上运动， 到达上部后气泡突然破裂，颗粒则分散落下，这 种现象称为腾涌现象。 腾涌发生时，颗粒层与器壁磨擦， △p大于理论 值 ，气泡破裂时△p 小于理论值如△p－u图 4、流化床的不正常现象 产生的原因：气体的不均匀分布和气固接触不良