颗粒物料临界速度和沉降速度的工程计算

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1、万方数据碗磷设计与粉体工程2009年第5期SP&BMHRELATEDENGINEERING·1·1概述颗粒物料临界速度和沉降速度的工程计算丁德承(南京三普造粒装备有限公司，江苏南京210041)摘要：在流化床干燥器(或冷却器)、气流干燥器、流化床吸收器、流化床反应器及气力输送等的工程设计中，颗粒物料的临界速度、沉降速度是主要的工艺参数，计算公式多，但这些公式的局限性较大。介绍了临界速度、沉降速度和操作速度的常用计算公式和计算实例，认为用普拉诺夫斯基修正式进行工程计算不需要进行区间判断，适用于床层孔隙率s=0．4一1．O的任何场合。关键词

2、：流态化+颗粒物料；临界速度；沉降速度；工程计算；建议中图分类号：TQ028．015文献标识码：B文章编号：1009—1904(2009)05—0001—07颗粒物料临界速度和沉降速度的工程计算，广泛用于固体物料(或液滴)的流化床干燥器、流化床冷却器、气流干燥器、流化床吸收器(湍球塔吸收器)及流化床反应器等设备的工艺计算。流化床干燥器和气流干燥器的流体力学范围仅限于气固两相，而流化床吸收器的流体力学范围牵涉到气、液、固三相，其工艺计算更为复杂。颗粒物料临界速度是物料从固定床向流化床过渡的起始速度，即通常所谓的从床层孔隙率占由0．4向大于

3、0．4过渡时的速度。大于l临界速度小于沉降速度就是流态化速度，此时床层孔隙率占=0．55—0．75。占=0．4时的临界速度和8=0．55—0．75时的流态化速度之比值称流态化数鼠。喷动床的床层孔隙率占=0．75—0．95。沉降速度是使用范围很广的一种速度，此时床层孔隙率占一1。颗粒物料(或液滴)在自由空间及有限空间内沉降速度的计算，对于气流干燥器操作速度的选定，流化床干燥器(或冷却器)、流化床反应器上部颗粒物料扬析及带出，气力输送装置中管道速度的确定，除沫器分离空间尺寸的确定是一个基本参数。极为重要。2临界速度在做完了沸腾干燥器物料衡算

4、和热量平衡之后，动力学计算的第一步就是确定被干燥物料粒子的临界速度。在超过半个世纪的时间里，各国学者曾提出了超过70个计算颗粒物料临界速度的公式。但是，由于实验条件限制在一定范围内，这些公式应用范围的局限性较大。现把工程上常用的计算公式汇集如下。1、M．李伐提出的公式G：o．00923d1．32盥≮掣竖(1)p式中：卜颗粒物料的质量流速，ks／(n12·s)；卜粒子平均直径，nl；p。——粒子密度，ks／n13；以——气体密度，ks／m3；r气体动力黏度，Pa·s即ks／(s·m)。当如大于10时，式(1)要引入修正系数K，其值可按图1

5、确定。如果粒子平均直径d=1／∑(xi／di)时，则式(1)对于多分散颗粒物料也具有足够的精确性。2、O．M．托杰斯关系式＼、＼、＼＼、＼、、5010050010005000Re／1图1Re数与修正系数J

6、f的关系∽瞄％¨眈o万方数据·2·硫磷设计与粉体工程SP＆BMHRELATEDENGlNEERING2009年第5期O．M．托杰斯关系式常在杂乱填平、固定床孔隙率占=0．4时用。Hk。=Rekp∥d(2)Rek。=Ar／(1400+5．22徊r)(3)Ar=d3(P。一P。)g／(tJ2p。)(4)式中：u。。——颗粒物料l临界速度，

7、m／s；舶k。——临界雷诺数，1；t，——气体运动黏度，m2／s；Ar——阿基米德数，l；r重力加速度，g=9．8lm／s2。3、图解法这是工程计算上比较简捷的计算方法，也是目前被广泛采用的。它由兀．B．李森科提出，并把如3与加之比称为李森科数(巧)，即Ly=Re3／Ar，并由图2⋯求得。图中分别列出了8为O．4，0．5，0．6，0．7，0．8，0．9，1．O的曲线(实线)；直线1为李森科数(如)最佳值；曲线2为速度最佳值；曲线(虚线)3，4间的范围为沸腾干燥器的操作区。图2李森科数母与阿基米德数Ar之关系万方数据2009年第5期丁德承

8、．颗粒物料临界速度和沉降速度的工程计算·3·MkD=7tyo蜀o。／g(5)4、通用关联式近来n．r．罗曼科夫等对文献上已经发表的计算颗粒物料流态化临界速度的公式归纳整理后得出了通用关联式：“。，／Ⅱ沉降=0．1175一丁jIf毛粉(6)式中，Ⅱ沉降为颗粒物料的沉降速度，m／s。式(6)是对固定床孔隙率s=0．40一O．41而言。但实际上，固定床的孔隙率占值可能在0．35—0．45，那时候式中的0．1175值将为另一个值所代替。此值与占之关系，可由表1查出。表1中A、曰值随Mkp／“沉降而异，当Ar>106时，取ukp／u沉降=A；当A

9、r<106时，取“k。／u沉降=B。表1系数A和口与固定层孔隙率的关系15、普拉诺夫斯基通用公式Re-鱼等掣㈣式中：如——粒子形状修正系数，1；r床层孔隙率，1。式(7)对于8=0．4～1．0范围都是适用的