纳米颗粒及其混合物在磁场流化床中的流态化

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1、中南大学硕士学位论文纳米颗粒及其混合物在磁场流化床中的流态化姓名：曾平申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：周涛20070516中南大学硕士学位论文摘要本实验以原生纳米级的Si02、ZnO、TiO。以及A1。0。为物料，首先系统地在直径为4cm的玻璃流化床中考察了它们的流态化行为，结果发现四种纳米颗粒在刚接通气源时都形成活塞，活塞破裂后有沟流和固定床现象。增大气速后除纳米ZnO外其他三种纳米颗粒都出现聚团分层现象：上部为聚团鼓泡流态化(ABF)的小聚团，下部为未实现流态化的大聚团和固定床。通过在流化床中加入平均粒径2mm铸铁颗粒作为磁响应性物质后，铸铁

2、颗粒在由电磁线圈和交流电源产生的交变磁场作用下在分布板上发生强烈的无序振动，可以有效破碎纳米SiO：在较低气速下形成的大聚团和沟流，抑制鼓泡和扬析的发生。实现聚团散式流态化(APF)的纳米SiO：具有很明显的液体性质，生成的小聚团随流化气体在床层内循环流动。针对其他三种纳米颗粒在添加大颗粒磁场流化床中改善效果不明显的缺点，实验中尝试以纳米SiO。为流化介质，通过减小待流化物料与流化介质之间的密度差来提高其流化性能。结果发现，一定质量分数的添加纳米颗粒能与流态化的纳米SiO。形成共同流态化的混合系统，其中纳米ZnO的最大添加质量分数在90％以上。混合物的AP

3、F操作气速范围由添加纳米颗粒的质量分数和磁场强度决定，添加质量分数的增大使APF区域减小。最后，分别应用Matsuda等提出的模型和Richardson—Zaki方程对纳米SiO：聚团与最小流化速度和混合纳米颗粒流态化的散式化程度进行了验证，提出了预测混合纳米颗粒流态化的终端流速模型，为更大规模的混合纳米颗粒的流态化研究及其应用打下了良好的基础。关键词纳米颗粒，流态化，磁场流化床，铁磁颗粒，纳米混合物中南大学硕士学位论文ABSTRACTThefluidizationbehaviorofSi02，ZnO，Ti02andA1203nanoparticlesin

4、glasspipwithdiameterof4mmisinvestigated．Thereexistedfixedbed，plugformation，andchannelingatthelowsuperficialgasvelocity．ThereexisttwoareasevenathighgasvelocitiesforSi02，Ti02andA1203nanoparticlesintraditionalfluidizedbed．smallagglomeratebubblingfluidized(ABFlarea砒theupperandbigagglo

5、meratede-fluidizedareaatthebottom．Byaddingcastironparticleswiththeaveragesizeof2mmintothefluidizedbedasmagnets，bigagglomeratesandchannelingformed‘bySi02nanoparticlesatlowsuperficialgasvelocitywerebrokenupthen，thebubblingandelutriationwerealsorestrainedbecausecastironparticlesvibra

6、tedviolentlyabovethedistributorunderoscillatingmagneticfiledengenderedbyamagneticstatorandACcurrent．Theagglomerateparticlefluidized(APF)ofSi02nanoparticlesshowedliquid-likepropertiesandtheagglomeratescirculatedinthefluidizedbedjustlikefuid．WhenthefluidizationabilityofZnO，Ti02andA1

7、203nanoparticlesWaspoorinatraditionalfluidizedbedoreveninthemagneticfluidizedbedwithaddingcoarsemagnets，thefluidizedSi02nanoparticleswereusedasthefluidizedmediuminordertoimprovetheirfluidizationability．ItwasfoundthathomogeneousmixturesformedwhenZnOllano-particleswereaddedintheflui

8、dizedbedofSi02nanoparticles，andth