实验2气固流化床反应器的流化特性测定.docx

3100105025化工1003李文博
实验二气固流化床反应器的流化特性测定

实验目的
观察了解气固流化床反应器中不同气速下固体粒子的流化状况，建立起对流态化过程的感性认识。
了解和掌握临界流化速度Umf的测量原理、方法和步骤，明确细粒子流化床的基本特性。
进一步理解两相理论以及临界流化速度与起始鼓泡速度的区别。

实验原理
1．在气固流化床反应器中，气体通过床层的压力降△P与空床速度U0之间的关系能够很好地描述床层的流化过程。
如图1所示：气体自下向上流过床层。当气速很小时，气体通过床层的压力降△P与空床速度U0在对数坐标图上呈直线关系（图1中的AB段）；当气速逐渐增大到△P大致等于单位面积的重量时，△P达到一极值（图1中P点）；流速继续增大时，△P略有降低；此后床层压力降△P基本不随流速而变。此时将流速慢慢降低，开始时与前一样△P基本不变，直到D点以后，△P则随流速的降低而降低，不再出现△P的极大值，最后，固体粒子又互相接触，而成静止的固定床。
A
B
P
D
logU
log△P
2．在一正常速度下，处于正常流化的流化床，如果突然关闭气源，则由于床层中有气泡存在，以气泡形式存在的气体首先迅速逸出床层，床层高度迅速下降；而后是浓相中的气体逸出，床层等速下降；最后是粒子的重量将粒子间的部分气体挤出，床层高度变化很小。由此可得其床层高度随时间变化的崩溃曲线（如图2所示）。因此，可以设想，如果床层中

图1△P～U关系

1
2
3
4
6
5
t(sec)
260
270
280
290
300
HT
HD
HD

图2HT～t关系

没有气泡，则床层一开始就随时间等速下降，所以，将上述崩溃曲线中的等速部分外推到t=0处时的床层高度，即为浓相床层的高度HD。这样，只要重复上述过程，多做几条崩溃曲线，总可以找到一条曲线，这条曲线正好无气泡逸出段，开始就是等速下降的起点。与此相应的气速即为起始鼓泡速度Umb。
根据△P的情况，还可以了解床内的动态，如沟流和节涌等等。

实验装置与流程
如图3所示：本实验所用的流化床为100×4mm的有机玻璃制成的。床体上装有扩大管和过滤装置，以回收稀相段的微细粒子。气体分布板为多孔筛板，开孔率为1%。
图3实验装置

实验步骤
熟悉实验流程，并检查各设备是否完好，使之处于准备运转状态。
先打开空气压缩机，慢慢将空气送入细粒子流化床中，逐次改变气体流量（由小到大），记下相应流速下床层压降△P，并记入表1中（注意观察流化床中粒子由固定床阶段均匀散式流化床阶段鼓泡流化状态的变化情况）。再逐渐减小气量，记录不同气速下的△P，观察两者有何不同。

五、数据记录与处理
实验数据记录：
表1
G(cum/hr)uo(m/sec)△P(G由小到大)△P(G由大到小)0.4570.0190960.2970.6390.0267010.3621.2270.0512720.4952.1700.0906760.6852.7740.1159150.9533.5380.1478391.1563.8070.159081.1663.9950.1669361.1833.9410.1646791.1653.8130.159331.1643.6400.1521011.0632.8510.1191320.9152.3780.0993670.7451.7740.0741290.5650.8090.0338050.3630.1180.0049310.220000.0300.118
实验数据处理：
作log△P～loguo图，并从图中求出临界流化速度umf。

由此图可以估计得到临界流化速度为0.167m/s
六、思考与讨论
log△P～logG图中上行与下行之临界点所反映出的床层动态。
答：此时的气体流速刚刚足以使粒子流化起来,但还未流化起来。
起始流化速度测定中应注意哪些问题，为什么难以测得？
答：应该注意加压直到使流化床的压降稳定大概不变后再减压；
注意读数的时候直到示数在小范围内波动再读；
在临界流化速度附近，应该多读几个点。
因为起始流化速度的特征是压降从大到小和从小到大有一处不重合的地方,但是在试验中,索取的试验点间隔较大,极有可能不能测到那个点,即使测到了,也可能由于实验误差,难以确定和发现,所以难以测得.