《化工原理》课程教学资源（讲稿）第3章 非均相物系分离-3

王晶课件晶课件大学大学-学院学院山东理(1)化工原理化学第3章非均相物系的分离和固体流态化-3王晶课晶化学化工学院院王东理山东理授课教师：：王晶化学化工山

化工原理（I） 授课教师：王晶 第3章 非均相物系的分离和固体流态化-3

3.6固体流态化固体流态化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流体的某些表观特性，这种流固接触状态称固体流态化。王晶课件王晶课件工大学山东理工大学化学化工学院化学化工学院山东理克中

固体流态化 将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒 具有类似流体的某些表观特性，这种流固接触状态称固体 流态化。 3.6 固体流态化

最课件王晶课件S大学学院学院优点：颗粒剧烈搅拌，床层各部分温度均匀，避免了局部过热：流化层中常用20～100μm的粒子，因此床层中流体与固体的接触表面积大，利于传热、传质速率的提高；床层中颗粒的运动犹如流体，易于从装置输入和输出，使过程连续化；学克鲜福

优点： ➢ 颗粒剧烈搅拌，床层各部分温度均匀，避免了 局部过热； ➢ 流化层中常用20～100μm的粒子，因此床层中 流体与固体的接触表面积大，利于传热、传质速率 的提高； ➢ 床层中颗粒的运动犹如流体，易于从装置输入 和输出，使过程连续化；

易课件王晶课件学大学学院学院缺点：粒子搅拌剧烈，无法保证流体与粒子间的逆流接触及轴向的温度与浓度梯度，对传质、传热及化学反应不利；由于床中粒子的混合作用，无法将新鲜粒子与失活粒子S完全分开；颗粒之间、颗粒与器壁之间的碰撞磨损严重，生成的细粉易被气体带出，加大了损失量，同时要求具有较高效率的除尘设备流化床反应器中流体流速与固体粒子性质有关，许可变克鲜化范围较窄

缺点： ➢ 粒子搅拌剧烈，无法保证流体与粒子间的逆流接触及轴 向的温度与浓度梯度，对传质、传热及化学反应不利； ➢ 由于床中粒子的混合作用，无法将新鲜粒子与失活粒子 完全分开； ➢ 颗粒之间、颗粒与器壁之间的碰撞磨损严重，生成的细 粉易被气体带出，加大了损失量，同时要求具有较高效率 的除尘设备； ➢ 流化床反应器中流体流速与固体粒子性质有关，许可变 化范围较窄

固体流态化（Fluidization）院一、流化床的不同阶段1固定床阶段：空床气速(表观速度）u低;实际流速um<沉降速度ut;颗粒静止不动，床层高度不变表观速度2化学

固体流态化(Fluidization) 一、流化床的不同阶段 ⒈固定床阶段： ▪ 空床气速（表观速度）u 低； ▪ 实际流速um＜沉降速度ut； ▪ 颗粒静止不动，床层高度不变

最课件王晶课件大学院学院2流化床阶段表观速度u↑一床层开始流化一→床层空隙率：·实际流速Um=颗粒沉降速度u,时颗粒悬浮于流体中，形成流化床L颗粒彼此脱离，做不规则运动，但不脱离床层，床层有明显上界面。1

⒉流化床阶段： ▪ 表观速度u ↑ →床层开始流化→床 层空隙率ε↑； ▪ 实际流速um = 颗粒沉降速度ut 时， 颗粒悬浮于流体中，形成流化床； ▪ 颗粒彼此脱离，做不规则运动，但 不脱离床层，床层有明显上界面

最课件王晶课件汾汾i3颗粒输送阶段：长实际速度um>颗粒沉降速度ut颗粒被带出TDH气力输送阶段王晶H化学化工学院了山东理中

⒊颗粒输送阶段： ▪ 实际速度um ＞颗粒沉降速度ut， ▪ 颗粒被带出 ─气力输送阶段

易课件晶课件大学学院流化床的流化类型二1散式流态化（Particulatefluidization）特征：颗粒分散均匀，随流速增加床层均匀膨胀，床内空隙率均匀增颗粒Ps加，床层上界面平稳，压降稳定、波动很小。一般流-固两相密度差较小的体系呈现散式流态化特征，如液-固流流体P化床

二、流化床的流化类型 ⒈散式流态化（Particulate fluidization） 特征：颗粒分散均匀，随流速增加 床层均匀膨胀，床内空隙率均匀增 加，床层上界面平稳，压降稳定、 波动很小。 一般流-固两相密度差较小的体系 呈现散式流态化特征，如液-固流 化床

易课件晶课件鼓泡不流态化(Aggregative fluidization) :.2聚式流态化特征：ps>>p，形成气泡，长大并破裂，床层波颗粒Ps动剧烈，膨胀程度不大上界面起伏不定。一般出现在流-固两相密度差较大的体系，如气-固流化床流体P克鲜化学家

⒉聚式流态化（Aggregative fluidization）： 特征：ρs＞＞ρ，形成气 泡，长大并破裂，床层波 动剧烈，膨胀程度不大， 上界面起伏不定。 一般出现在流-固两相密度差较 大的体系，如气-固流化床。 鼓泡 流态化

易课件王晶课件大学学院聚式与散式流态化的判断：气-固流态化与液-固流态化并不是区分聚式与散式流态化的唯一依据，在一定的条件下气-固床可以呈现散式流态化（密度小的颗粒在高压气体中流化）或者液-固床呈现聚式流态化（重金属颗粒在水中流化)行为山东化学化鲜化学

聚式与散式流态化的判断： 气-固流态化与液-固流态化并不是区分聚式与散 式流态化的唯一依据，在一定的条件下气-固床 可以呈现散式流态化(密度小的颗粒在高压气体 中流化)或者液-固床呈现聚式流态化(重金属颗 粒在水中流化)行为