流态化技术课件-1

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1、流态化技术中国矿业大学电力学院课程性质目的和任务本课程是面向热能与动力工程专业本科生的一门专业选修课，是流体力学、锅炉原理与技术、传热学和燃烧课程等的后继课程；也具有重要的节能环保意义，是能源工作的重要基础知识。通过本课程的学习，熟悉和掌握流态化技术的基本原理、特点与发展前景，掌握流化床的动力学基础及两相理论、传热分析和燃烧过程，对流态化装置设计也要有一定认识，了解流态化的应用。为拓宽学生的知识面，为培养科研人员和高级工程技术人才奠定基础。2021/8/142参考书目流态化技术，江苏大学讲义。吴占松等，流态化技术基础及应用，化学工业出版社。金涌，祝京

2、旭等，流态化工程原理，清华大学出版社。2021/8/143第一章流态化现象与特征2021/8/144自然界：泥砂的夹带、飞沙走石、沙尘暴定义：流态化是一种使固体颗粒通过与气体或液体（流体）接触而转变成类似流体状态的操作。2021/8/145生活：淘米、扬簸谷物、淘金2021/8/146工业：固体燃料的燃烧、煤的气化、气固相催化反应、物料干燥、固体物料的输送定义：流态化是一种使固体颗粒通过与气体或液体（流体）接触而转变成类似流体状态的操作。2021/8/147流化床1921年最早出现于德国，应用于粉煤气化。温克勒(FritzWinkler)的流化床粉煤

3、气化，此法于1922年获得德国专利。第一台煤气发生炉，高13米．截面积12平米,于1926年顺利投入运行二战期间应用于石油催化裂化后广泛应用于石油、化工、冶炼、粮食、医药等部门2021/8/148流化床干燥器（沸腾床干燥器）●原理：流化床干燥器是流态化原理在干燥中的应用。在流化床干燥器中，颗粒在热气流中上下翻动，彼此碰撞和混合，气、固间进行传热、传质，以达到干燥目的。加料单层圆筒沸腾床干燥器至分离器出料热空气分布盘2021/8/149气体出口加料出料床内分离器第一层第二层热空气多层流化床干燥器2021/8/14102021/8/14112021/8/

4、1412§1.1流态化形成的过程一、流态化形成的过程聚式流化散式流化2021/8/14131．固定床阶段颗粒间仍保持紧密接触床高Lm不变气流对颗粒的曳力+气流对颗粒的浮力<颗粒受到的重力压降值△P单调增加曳力浮力重力2021/8/1414流态化过程曲线幻灯片1152021/8/14152．流态化床阶段固体颗粒在床层中自由浮沉压降△P=单位截面积上床层物料的重量正常流态化阶段：正常流态化后，逐渐减小气速？气流对颗粒的曳力+气流对颗粒的浮力=颗粒受到的重力2021/8/14163.气力输送阶段(气流床）当U>Uc后，被带出的物料逐渐增多，大的颗粒也被带出

5、原有的床层上界面逐渐消失对应的料层阻力急剧减小。气流对颗粒的曳力+气流对颗粒的浮力>颗粒受到的重力2021/8/1417Umf——临界流化速度，是指刚刚能够使固体颗粒流化起来的气体空床流化速度，也称最小流化速度。Ut——带出速度，当气体速度超过这一数值时，固体颗粒就不能沉降下来，而被气流带走，此带出速度也称最大流化速度。流化速度U2021/8/1418操作速度、表观流速（U）——是指假想流体通过流化床整个截面（不考虑堆积固体粒子）时的截面平均流速（也称空塔速度或空管速度），用U表示。U=V/A(m/s)式中：V—通过流化床的流体体积流量，m3/s；A

6、—流化床的截面积，m2。2021/8/1419划分并不严格2021/8/1420固体颗粒可以参加化学反应：气化、燃烧不参加化学反应，如气相化学反应中的固体催化剂参与多种物理过程：热空气干燥粮食二、形成流态化的条件1.有固体颗粒存在2021/8/14212.有流体介质存在流体介质有：热空气(用于干燥物料或使物料散开等)一般空气(用于流态化燃烧、煤炭气化等加重介质(矸石与煤分层分选)；化产蒸气(如重碳氢化合物蒸气在固体催化剂作用下发生裂解反应等)。有时流体介质可能是一种以上。2021/8/14223．固体与流体介质在特定条件下发生作用这些条件包括：（1）

7、固体颗粒有粒度限制，如一般鼓泡床沸腾燃烧锅炉要求入料粒度<10mm；循环流化床要求给煤粒度<2mm等。（2）流体介质应具有一定的温度、压力，保证正常流态化的实现及床内反应过程的正常进行。（3）固体颗粒与流体介质在一定的空间内互相作用。2021/8/1423三、流态化过程具有的特点轻小的物料颗粒容易浮起；当容器倾斜时，流态化床层的上界面仍保持相对水平状态容易变形、流动，没有固定的形状连通器原理1.类似液体的特性（物性参数）2021/8/14242.固体颗粒的剧烈运动与迅速混合上下运动和左右运动床层基本处于全混状态温度与浓度趋于均匀3.强烈的碰撞与摩擦颗

8、粒之间颗粒与容器壁之间优点：有利对流传热的，颗粒表面的更新促进加热、冷却缺点：磨损较严重2021/8/142