化工基础实验固定床和流化床实验

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1、固定床和流化床实验预习复习系统实验目的实验原理实验装置图注意事项实验结果整理实验报告内容思考题一、实验目的观察固定床与流化床的总体性状；观察固定床向流化床转变的过程及流化现象；观察液固系统与气固系统流态化的差异；测定两系统的流化关系曲线即（∆P~w曲线）；测定两系统的临界流化速度即wmf。二、实验原理1.流态化现象当一种流体自上而下流过床层时，随着流速的增大会出现三种不同的情况：A、固定床阶段当流体通过床层的空塔速度较低时，若床层空隙中流体的实际流速u小于颗粒的沉降速度ut，则颗粒静止不动，颗粒层为固定床。如图a所示，床层高度为L0。B、流化床阶段当流体的流速增大到一定程度时，颗粒开始松

2、动，颗粒位置也在一定的区间内进行调整，床层略有膨胀，但颗粒仍不能自由运动，这时床层处于起始或临界流化状态，如图（b）所示，床层高度为Lmf。气体或液体L0气体或液体Lmf液体L气体L气体或液体abcde稀相区乳化相气泡相如果流体的流速升高到使全部颗粒刚好虚浮于向上流动的流体中而能作随机运动，此时立体与颗粒之间的摩擦阻力恰好与其净重力相平衡。此后，床层高度L将随流速提高而升高，这种床层称为流化床，如图（c）、（d）所示。流化床阶段，每一个空塔速度对应一个相应的床层空隙率，流体的流速增加，空隙率也增大，但流体的实际流速总是保持颗粒的沉降速度μt不变，且原则上流化床有一个明显的上界面。C、颗粒

3、输送阶段当立体在床层中的实际流速超过颗粒的沉降速度μt时，流化床的上界面消失，颗粒将虚浮在流体中并被带出器外，如图（e）所示。此时，实现了固体颗粒的气力或液力输送，相应的床层称为相输送床层。2、两种不同流化形式A、散式流化散式流化状态的特点：固体颗粒均匀的分散在流化介质中，故称均匀流化。当流速增大时，床层逐渐膨胀而没有气泡产生，颗粒彼此分开，颗粒间的平均距离或床层中各处的空隙率均匀增大，床层高度上升，并有一稳定的上界面。通常两相密度差小的系统趋向散式流化，故大多数液—固流化属于“散式流化”。B、聚式流化对于密度差较大的系统，则趋向于另一种流化形式——聚式流化。例如，在密度差较大的气—固系

4、统的流化床中，超过流化所需最小气量的那部分气体以气泡形式通过颗粒层，上升至床层上界面时即行破裂。在这些气泡内可能夹带有少量固体颗粒。这时床层内分为两相，一相是空隙小而固体浓度大的气固均匀混合物构成的连续相，称为乳化相；另一相则是夹带有少量固体颗粒而以气泡形式通过床层的不连续相，称为气泡相。由于气泡在上界面处破裂，所以上界面是以某种频率上下波动的不稳定界面，床层压强降也随之作相应的波动。流化床压力与气速的关系三、实验装置图图2气固系统流程图1.鼓风机2.孔板流量计3.孔板压差计4.压差计5.床身6.接收管7.旋风分离器8.按钮开关图2液固系统流程图1.旋液分离器2.接收器3.床身4.压差计

5、5.孔板压差计6.水槽7.水泵8.孔板流量计9.按钮开关实验装置四、注意事项在全部的操作中，流量调节是关键，要求流量调节要缓慢，由其是在临界流化点附近要更加缓慢，做出流化曲线的全部过程，至少要做15—20个点左右，点并均匀分布。由于实验完毕后，床层颗粒的孔隙率增大，为了使下一次实验数据准确性好些，用手轻轻拍一下床体，使固体的孔隙率减小，床层高度为实验前原有的高度。本实验室装置为二维床。便于观察现象。但固体颗粒回收到床内，并不十分方便。所以操作中注意流量调节不要过猛，防止颗粒带出。防止指示液冲出，如流量过猛或过大也易造成指示液冲出。五、实验结果整理定流速与压降和高度的关系，并仔细观察实验现

6、象，将数据和现象详细记录。下表可供记录参考：序号流体流量计速度压降床层高度现象∆P孔板qVw∆P床层Hmm液柱m3/sm/smmHgmm六、实验报告内容将上述实验数据，按下列要求进行整理：在双对数坐标纸上标绘∆P—u关系曲线。求出临界流化速度Umf并与实测值比较。七、思考题本实验的流化曲线与理论的流化曲线有何偏差？为什么？流化时床层压降∆P为什么波动？比较两种系统流化床的流化有何不同？流化床有哪些不正常的现象，生产实际中一般如何解决？