实验气固流化床反应器流化特性测定.docxVIP

PAGE PAGE 1 / 4 实验四 气固流化床反应器的流化特性测定 一、 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 U mf 和起始鼓泡速度 U mb 的测量原理、方法和步骤，明确细粒子流化床的基本特性。 通过对 U mf 和 Umb 的测定，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。 二、 实验原理 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 U 0 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。 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 PB P B D A △g ol log U 图 1 △ P ～ U 关系 HT HD HD 300 290 280 270 260 1 2 3 4 5 6 t (sec) 图 2 H T ～ 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 U mb。 根据△ P 的情况，还可以了解床内的动态，如沟流和节涌等等。 三、 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 四、 实验步骤 1、 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。 2、 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。 3、 然后， 先调好一个流量， 待床层达到稳定流化的情况下， 突然关闭气源，记录从切断气源的瞬间开始床层高度随时间的下降关系（记录表 2）。 4、 再改变流量，重复上面步骤 3，连续做几次，将数据记录表 2 中，在坐标纸上作 HT～t 图，便可得床层高度 HT 随时间变化的关系曲线，再从图中曲线组得到鼓泡流化速度。 五、 数据记录与处理 实验数据记录： 表 1 G (L/hr) uo (m/sec) △ P (G 由小到大 ) 169 7.13E-03 7.40E+01 398 1.68E-02 1.16E+02 543 2.29E-02 1.30E+02 642 2.71E-02 1.48E+02 929 3.92E-02 1.85E+02 1059 4.47E-02 2.07E+02 1565 6.60E-02 2.68E+02 1903 8.03E-02 3.19E+02 2419 1.02E-01 4.08E+02 2684 1.13E-01 4.51E+02 3016 1.27E-01 5.04E+02 3315 1.40E-01 5.91E+02 3617 1.53E-01 6.43E+02 3921 1.65E-01 6.90E+02 4552 1.92E-01 7.40E+02 5052 2.13E-01 7.87E+02 5218 2.20E-01 7.45E+02 5360 2.26E-01 7.42E+02 5378 2.27E-01 7.39E+02 实验数据处理： 作 log△ P～ logu o 图，并从图中求出临界流化速度 umf。 800 700 600 500 △P ～ U关系 P D B 400 P 300 △ og l 200