基于磁场协助作用下非磁性纳米颗粒的流态化

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1、中南大学硕士学位论文磁场协助作用下非磁性纳米颗粒的流态化姓名：章锋申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：周涛20100528中南大学硕+学位论文摘要本实验以非磁性纳米Si02、ZnO和Ti02为原料，首先考察他们在直径为5cm的圆柱型有机玻璃流化床中的流化性能，发现在低气速下床层易形成活塞、沟流和大聚团，压降波动较大，增加气速，鼓泡加剧，床中出现分层和扬析现象，聚团尺寸大，分布较宽，固定床较高，床层膨胀较小，流化效果较差。磁场能的引入可以有效的消除节涌，减小聚团平均尺寸和整个床层的偏析，显著改善了纳米颗粒的流化质量。实验同时考察了流化时间，表

2、观气速，磁场强度和磁性粗颗粒添加量对聚团大小的影响。结果表明：给以纳米颗粒一定的流化时问可以得到更稳定的聚团，实验中Si02为10min，ZnO和Ti02为5min；较高的气速可以导致较小的聚团，本文中最佳气速为O．1132m／s；在磁性颗粒不凝聚的情况下，较大的磁场强度和磁性粗颗粒添加量可以减小流化聚团的尺寸。根据纳米颗粒聚团在磁场流化床中碰撞能、有效磁场能、剪切能和黏性能的平衡分析，建立了估算聚团大小的能量平衡模型，据此模型计算了几种黏性颗粒在磁场流化床中形成的聚团大小，计算结果与床层流化后实测的聚团大小较接近。通过对能量平衡模型的分析，得到

3、了聚团或颗粒团聚与破碎的准则。并进一步分析了聚团团聚与破碎的可能性。在磁场流化床中，不同大小的聚团相互碰撞，是分离、破碎还是团聚，取决于黏性颗粒的物性(如颗粒密度、黏性、大小等)、操作条件(如表观气速)，磁场强度和磁性颗粒添加量。实验与理论分析均表明，高表观气速，低颗粒黏性，大的磁场强度和磁性颗粒添加量对黏性颗粒聚团流态化比较有利。因此，对给定的黏性颗粒，应尽量选用较高的表观气速、以及在不发生磁性颗粒凝聚的情况下，选用较大的磁场强度和磁性颗粒添加量。关键词纳米颗粒，磁场流化床，聚团大小，磁场参数，能量模型中南大学硕士学位论文ABSTRA(了rAB

4、STRACTThefluidizationbehaviorofnon—magneticSi02，ZnOandTi02nanoparticlesinplexiglasscolumnwiththediameterof5cmisinvestigated．Plugandchannelinginthetraditionalfluidizedbedwereobservedinthelowersuperficialgasvelocities．Thepressuredropfuctuatedextensively．Bubblingenlargedwithincr

5、easinggasvelocity．Defluidization，elutriationandlargeagglomerateappeared．Thebedexpansionratiowassmall．Sothefluidizationperformanceofnanoparticleswaspoorinthetraditionalfluidizedbed．Duetointroductionofmagneticfieldenergy,thesluggingofbedwasdisappeared，themeasuredagglomeratesize

6、wasdecreasedandfluidizationqualitywassignificantlyimproved．Atthesametimetheinfluenceofparameterssuchasfluidizationtime，superficialgasvelocity,magneticintensityandaddingamountofthecoarsemagnetsonsizeofagglomerateswasstudied．Theresultsshowedthatmorestableagglomeratescouldbegott

7、hroughacertainfluidizationtime．ThefluidizationtimeofSi02was10min，andZnOandTi02nanoparticleswereboth5minintheexperiment．Boththeexperimentalandtheoreticalresultsshowedthatthehighergasvelocityleadedtoasmalleragglomeratesize．Ifthecoarsemagnetsdonothappencondensing，largermagnetici

8、ntensityandaddingamountofthecoarsemagnetsmayleadstoadecreasingofthea