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1、第13卷第2期化学反应工程与工艺Vol13,No21997年6月ChemicalReactionEngineeringandTechnologyJune,1997综述喷动床发展与现状祝京旭洪江(加拿大西安大略大学化工系)摘要介绍了流化床的一个分支——喷动床的发展与现状。首先简述了喷动床的发展史,然后着重讲解了有关喷动床的几个基本概念,并对喷动床的流动特性及其与传统流化床的异同点作了描述。给出了一些喷动床的床型变化及应用实例,并提供了一份有关喷动床研究的较完整的文献清单。关键词:喷动床参考文献喷射区环隙区最小喷动速度最大喷动床高喷动床发展简介喷动床(SpoutedBed)作为流态化技
2、术的一个分支始于50年代初期的加拿大。在40～50年代的加拿大,中西部农业省生产的小麦等大批农作物经常由于湿度过高而霉烂变质,急需一种简便易行且传热效率高的干燥器械。因此,加拿大国家自然研究院(NaturalResearchCouncil或简写为NRC)的GisherPE于1951年提出利用流化床传热效率高、温度分布均匀等优点来开发一种可移动的体积小但处理量大的小麦干燥机,并为此在1952年招聘了一个名叫MathurKB从印度来的年轻人来从事该项研究工作。Mathur首先设计了一个简单的内径6英寸、高4英寸的流化装置来测试能否将小麦流化起来。该流化床底部安有一个钢制多孔流化气分布器
3、。他们发现随着气流量的增加,在分布器的表面会形成一个与床径一样大小的气泡,该气泡的膨胀会直接将小麦吹跑掉而不会出现小麦的搅动。为了实现小麦的搅动,他们决定把分布器的一半通气孔堵起来;但结果是除了流化床底部开始有少量的搅动之外,气泡还是会很快形成并把其余小麦吹跑。Mathur进而堵塞了全部分布器通气孔而只保留了靠近管壁的一个孔,这时发现约有一英寸厚的小麦沿开孔一侧的管壁上升,而在管壁的另一侧有小麦向下缓慢均匀连续地流动。由此受到启发,他们撤掉了分布器而将一个通气管直接接到床层底部中心处,发现存在着同样的流动现象,即小麦从床层底部中心随向上喷射的气流一起快速向上流动直至床层顶部,然后又
4、沿管壁四周向下缓慢连续移动至⒇1995-02-19收到初稿,1995-05-09收到修改稿。联系人及第一作者:祝京旭,男,36岁,博士,副教授。⒇208化学反应工程与工艺1997年床层底部。这就是Mathur和Gisher最早发明并申报了专利的喷动床。鉴于喷动床技术的直接和潜在的应用价值,Mathur和Gisher进而对喷动床的气体、固体流动形态,颗粒尺寸及尺寸分布等等对喷动现象的影响做了一系列基础研究,并于1954年在美国化学工程师协会(AIChE)学术年会上发表了世界上第一篇研究喷动床技术的论文并引起了广泛的关注。其后不久,Gisher在英国伦敦专题介绍了喷动床在干燥上的应用从
5、而把该项技术传播到了英国。与此同时,加拿大英属哥伦比亚大学(UniversityofBritishColumbia或简称UBC)的NormanEpstein教授也参加进Mathur和Gisher在NRC的喷动床研究项目,并在Mathur和Gisher于1955年先后离开NRC之后,在UBC建立了相应的研究装置。1967年底,Epstein教授将在英国获得博士学位并回印度工作了9年的Mathur请回UBC。从此两人开始了10年的合作,使UBC的喷动床研究小组逐渐发展成为世界上最大的喷动床研究中心之一,他们一起合作在1974年出版了世界上第一部也是目前唯一的一部喷动床专著,并带起了一批
6、研究人员。至今发表的全部有关喷动床的论文中,有很多都是由英属哥伦比亚大学的研究者所做。这从文中所列的文献目录中可以很明显地看出来,他们还一起促成并且共同主持了1973年在温哥华召开的第一届国际喷动床会议。1978年Mathur不幸因心脏病去世后,Epstein就独立担当起继续开发喷动床的重任,并继续主持了1982年和1991年的第2届和第3届国际喷动床会议(3次国际会议的主要论文均在会议召开后的第2年在加拿大化学工程杂志上专辑发表)。Epstein在1988年退休后,仍继续和UBC的年轻教授们合作,使UBC在这方面一直处于领先地位。至今为止,已有20多名做喷动床科研的研究生毕业。值
7、得一提的另一个喷动床研究中心是美国RensselaerPolytechnicInstitute的HowardLirrman教授领导的研究小组,他从60年代末起就与前南斯拉夫贝尔格莱德大学(UniversityofBelgrade)的VukovicDV教授的科研组合作进行喷动床基础理论的研究,至今还在不断地发表这方面的研究论文,对推动喷动床技术的发展也做出了很大贡献。Vukovic教授于1994年去世,他的喷动床科研组现由GrbavcicZB教授领导。此外,前苏联的学者
