欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:14674181
大小:79.50 KB
页数:5页
时间:2018-07-29
《实验六固体流态化的流动特性实验》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、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
2、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(1)式中,Hm为固
3、定床层的高度,m、dp为固体颗粒的直径,m、u0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:(2)式中,εm为固定床的空隙率;Rem为修正雷诺数。Rem可由颗粒直径dp,床层空隙率εm,流体密度ρ,流体粘度μ和空管速度u0,按下式计算:(3)由固定床向流化床转变式的临界速度umf,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
4、lg-lgumfu0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经验的公式:当流态化时流体流动对固体颗粒产生的向上作用力,应等于颗粒在流体中的净重力,即(4)式中,S为床层的横截面积m2,Hf为床层的高度m,εf为床层的空隙率;ρs为固体颗粒的密度Kg·m-3,ρ为流体的密度Kg·m-3,由此可得出流化床压力降的计算公式:(5)当床层处于由固定床向流化床转变的临界点时,固定床压力降的计算式与流化床的计算式应同时适用。这时,,Hf=Hmf,εf=ε面f,u0=umf因此
5、联立(1)和(5)两式即可得临界流化速度的计算式:(6)若式中固定床的摩擦系数λm按式(2)计算,则联立(2)和(6)两式即可计算得到临界流化速度。最后,尚需进一步指出,由实验数据关联得出的固定床压力降和临界流化速度的计算公式,除以上介绍的算式之外,文献中报导的至今已达数十种之多。但大都不是形式过于复杂,就是应用局限性和误差较大。一般用实验方法直接测量最为可靠,而这种实验方法又较为简单可行。流化床的特性参数,除上述外,还有密相流化与稀相流化临界点的带出速度uf、床层的膨胀比R和流化数K等,这些都是设计流化床设备时的重要参数。流化床的床
6、高Hf与静床层的高度H0之比,称为膨胀比,即:R=Hf/H0(7)流化床实际采用的流化速度uf与临界流化速度um,f之比称为流化数,即:K=uf/um,f(8)三、实验装置本实验装置采用气-固和液-固系统两套设备并列。设备主体均采用圆柱形的自由床。图2液固系统的流程图内分别填充球粒状硅胶和玻璃微珠。分布器采用筛网和填满玻璃球的圆柱体。柱顶装有过滤网,以阻止固体颗粒带出设备外。床层上均有测压口与压差计相接。液固系统的流程如图2所示。水循环水泵或高位稳压水槽,经调节阀和孔板流量计;由设备底部进入。水进入设备后,经过分布器分布均匀,由下而上
7、通过颗粒层,最后经顶部过滤网排入循环水槽。水流量由调节阀调节,并由孔板流量计的压差计显示读数。气固系统的流程如图3所示,空气自风机经调节阀和孔板流量计,由设备底部进入,空气进入设备后,经分布器分布均匀,由上而下通过颗粒层,最后经顶部滤网排空。空气流量由调节阀和放空阀联合调节,并由孔板流量计的压力降显示读数。四、实验方法本实验可分两步进行:第一步,观察并比较液固系统流化床和气固系统流化床的流动状况;第二步,实验测定空气或水通过固体颗粒测的特性曲线。在实验开始前,先按流程图检查各阀门开闭情况。降水调节阀和空气调节阀全部关闭,空气放空阀完全
8、打开。然后,再启动循环水泵和风机。675481932图3气固系统流程图1、放空阀;2、空气调节阀;3、孔板流量计;4、孔板流量计的压差计;5、压差计;6、滤网;7、床体;8、固体颗粒层;9、分布器。待循环水泵和风机运转正
此文档下载收益归作者所有