声磁复合场流化床超细颗粒流化行为的研究

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1、l学校代码：10425lI学号：S0403215l中国石油大学硕士研究生学位论文华东(申请工学硕士学位)声磁复合场流化床超细颗粒流化行为的研究学科专业：培养方向：硕士生：指导教师：化学工程化学反应工程张建郭庆杰(教授)入学日期：2004年09月论文完成日期：2007年05月声磁复合场流化床超细颗粒流化行为的研究张建(化学工程)指导教师：郭庆杰教授摘要超细颗粒因具有毫米级材料不具备的诸多优异性能而被广泛应用于生物材料、化妆品、催化剂、塑料等工业，并且日益受到学术界的关注。但由于该类颗粒粒径小，颗粒间粘性较大，流化过程中易出现沟流和

2、节涌等现象，难以正常流化，制约了其应用领域。本文在对国内外研究现状分析的基础上，应用外加声磁复合场的方法实现超细颗粒的平稳流化，同时建立了声磁复合场下超细颗粒的能量平衡模型。在内径为56mm的玻璃流化床中，以未改性5～lOnlnSi02、有机改性5～10nlnSi02和500nmSi023种纳米级颗粒为实验的主体物料，Fe304(粒径小于0．053mm)为客体颗粒，在声压级为90～105dB、声波频率为0～300Hz范围内系统考察了声波对超细颗粒流化行为的影响。研究表明：当声场频率处于50Hz，声压级大于100dB时，声波可以有

3、效地消除节涌、抑制沟流、降低l临界流化速度，减小聚团尺寸，显著改善超细颗粒的流化质量。声场频率一定，声场强度越大，颗粒团聚体的直径越小。客体颗粒的添加比例存在一最优值。在玻璃流化床中同时引入声场和磁场，以未改性5～10nnlSi02、有机改性5～10nlnSi02和500nmSi023种纳米级颗粒为实验的主体物料，Fe304(粒径小于0．053mm)为客体颗粒，在声压级为90～105dB、声波频率为O～300Hz、磁感应强度为O～12mT范围内系统考察了声磁复合场对超细颗粒流化行为的影响。结果表明：超细颗粒中添加较大铁磁性颗粒并

4、引入声磁复合场，可有效消除流化床中的节涌、抑制沟流，使之在低气速下实现稳定流化，显著改善超细颗粒的流化质量。临界流化速度随磁感应强度的增加而减小。对声磁复合场中超细颗粒团聚体作能量分析，建立了超细颗粒团聚体相互碰撞时的能量平衡模型，通过模型解析值与实验值的对比验证，证实此模型可对影响聚团破碎和聚团尺寸的因素进行了定性和定量的分析。关键词：超细颗粒，声场，磁场，能量平衡模型，流化ExperimentalInvestigationintoFluidizationofUltrafineParticleinaFluidizedBedwi

5、thSound-MagneticAssistanceZHANGJian(ChemicalEngineering)DirectedbyProfessorGUOQin西ieAbstra吼Ulwafineparticlesfilewidelyusedinbiomaterials，cosmelfic8，foods，catalysts，andplastics，dueto出eirextremelysmallsizeandmuch鲫dhce8teaperunitmass．Nevertheless，ultrafineparticlesarecl

6、assifiedasGeldartgroupC，whichisdifficulttofluidizeowingtostronginterparticleforcesincludingvandenWaalsadhesionforces，electrostaticattractiveforces，liquidbridges，hydrogenbonds,andform-closedbonds．nisofimportancetodevelopprocessingtechnologies,whichcanhandleeffectively

7、largequalitiesofnanoparticles．Inthispaper,asound-magneticfluidizedbedwasemployedtoimproveparticlefluidizationquality,andaforcesbalancemodelWasdeveloped,respectively．ThefluidizationbehaviorofthreetypesofSi02ultrafmepowdersandFe304particlemixturesWasinvestigatedina56nl

8、lnI．D．fluidizedbedunderdifferentsoundpressurelevelsandsoundfrequencies．TheeffectsofdifferentproportionofFe304onfluidizationbehavior