化工原理（非均相分离） - 图文(11)

2)沟流现象

沟流现象是指气体通过床层时形成短路，大量气体没有能与固体粒子很好接触即穿过沟道上升。发生沟流现象后，床层密度不均匀且气、固相接触不良，不利于气、固两相间的传热、传质和化学反应；同时由于部分床层变为死床，颗粒不悬浮在气流中，故在Δp-u图上反映出Δp低于单位床层面积上的重力，如图3-35所示。

沟流现象的出现主要与颗粒的特性和气体分布板的结构有关。粒度过细、密度大、易于黏结的颗粒，以及气体在分布板处的初始分布不均匀，都容易引起沟流。

通过测量流化床的压强降并观察其变化情况，可以帮助判断操作是否正常。流化床正常操作时，压强降的波动应该是较小的。若波动较大，可能是形成了大气泡。如果发现压强降直线上升，然后又突然下降，则表明发生了腾涌现象。反之，若压强降比正常操作时低，则说明产生了沟流现象。实际压强降与正常压强降偏离的大小反映了沟流现象的严重程度。

3．6.3流化床的操作范围

要使固体颗粒床层在流化状态下操作，必须使气速高于临界流速umf，而最大气速又不得超过颗粒的沉降速度，以免颗粒被气流带走。 1.临界流化速度umf

确定临界流化速度有实测和计算两种方法， 1)实测法

2)计算法

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固体流态化

使大量固体颗粒悬浮于流动流体之中并呈现出类似于液体沸腾的状态，称为固体流态化。籍固体流态化现象以强化传热、传质，促进化学反应，实现物理加工乃至颗粒的输送等工业过程，称为流态化技术。 流态化技术用于工业操作有以下优点：

① 颗粒流动平稳，类似液体流动，操作易于实现连续化和自动化。

② 由于固体颗粒的激烈运动和迅速混合，使床层温度均匀，便于调节和维持所需的温度。

③ 由于流化床所用固体颗粒尺寸小，比表面大，因此，气体与固体颗粒之间的传热、传质速率高。又因为流化床颗粒的运动使得流化床与传热壁面之间有较高的传热速率.

例1：求直径为150?m的玻璃球在20?C水中的自由沉降速度，已知玻璃球的密度为?s?2500kg?m?3,水的密度??1000kg?m?3,水在20?C时的黏度??0.001Pa?s.算：解：先假设沉降在层流ut?d2区，用斯托克斯定律计??s???g218???150?10???2500?6?1?1000??9.8118?0.001?0.01839?m?s校核Ret:Ret?假设错误，再假设沉降??6?utd??1000?0.01839?150?100.001?2.76?1在过渡区，用艾伦定律gd??s???Ret0.6计算：ut?0.27???utd?69.81?150?10?2500?1000??????1000?1?0.27解得：校核Ret:Ret?????0.6ut?0.0167?m?s??6

?2.51?1?utd??1000?0.0167?150?100.001则1?Ret?1000,假设正确，即自由沉降速度为0.0167m?s。

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例2：当旋转半径R?0.4m，切向速度uT2uT?20m/s时，分离因数Kc??解：分离因数Kc?gR?2029.81?0.4?102力沉降速度约大百倍，足见离心

这表明颗粒在上述条件沉降设备的分离效果远下的离心沉降速度比重较重力沉降设备高。例3：在实验室于294kPa的压强下对某种颗粒在r?1.4?10142水中的悬浮液进行恒压32过滤实验。-3滤饼不可压缩，比阻1/m,qe?0.01m/m,滤液黏度??1.005?1033Pa?s,滤饼体积与相应的滤液25型板框压滤机在与试验与试验时相同。试求：体积之比??0.1235m/m。现拟采用BMS20/635?相同的条件下过滤上述悬浮液，共26个框，所用滤布?1?滤饼充满滤框所需时间?2?过滤完毕，用滤液体积水粘度与过滤终了时均?；10%的清水以横穿洗涤法洗相同，洗涤时间涤滤饼，操作压强差、洗?w为若干？若干（m滤液/h）？涤时间3?3?若每个操作周期中辅助解：此题为恒压过滤综合性及生产能力。计算过滤根据题意：每批操作可时间为20min,则过滤机的生产能力为计算题，包括用相应的常数K及每批操作可得滤液体得滤饼体积为2公式计算过滤时间、洗积V。Vc?26?0.635则滤液体积过滤面积为?0.025?0.262m33V?Vc/??0.262/0.1235?2.12m223A?2?26?0.635?21.0mq?V/A?2.12/21.0?0.101m/m因为过滤常数K?2k??p?1?s2?2??p?1?s/?r??对于不可压缩滤饼，K?-3s?0,r??r,故3142?294?101.005?10?1.4?10?0.1235?3.38?105m/s.2 43

?1?过滤时间?q2?2qqe?K?????q2?2qqe?/K??0.1012?2?0.101?0.01?/3.38?10?5?362s?2?洗涤时间?W对于板框过滤机，则??dV??d???1?dV?KA3.38?10?5?21.0??W4????q??7.99?104m3/s?d?E8?q?e?8??0.101?0.01?

VW?0.1V?0.1?2.12?0.212m3所以??dV??4W?VW/???d???0.212/7.99?10265s?W?3?生产能力QQ?3600V?3600?2.12???362?265?20?60?4.18m3/hW??D44