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第五章 流态化与气力输送

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流态化技术

流态化技术

流态化技术流态化技术第一章定义：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。

一、流态化形成的过程1．固定床阶段气流对颗粒的曳力 + 气流对颗粒的浮力 < 颗粒受到的重力床层体积固体颗粒总体积床层体积空隙率-=ε2．流态化床阶段气流对颗粒的浮力 = 颗粒受到的重力压降△P = 单位截面积上床层物料的重量不变不变，但P L L U ?∴-↑↑→↑→)1(εε3.气力输送阶段 (气流床）气流对颗粒的曳力 + 气流对颗粒的浮力 > 颗粒受到的重力Umf ——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。

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。

注意P2图1.2两条线不重合的原因：该页第四段（非自然堆积）二、形成流态化的条件1.有固体颗粒存在2.有流体介质存在3．固体与流体介质在特定条件下发生作用三、流态化过程具有的特点1.类似液体的特性（物性参数）2.固体颗粒的剧烈运动与迅速混合3. 强烈的碰撞与摩擦4.颗粒比表面积大5.气体与颗粒的接触时间不均匀四、流态化过程中的不正常现象1．沟流2.腾涌 3.分层 4.气泡五、气-固流化床的一般性评价1．良好的床层均温性 2．较高的传热传质速率 3．输送能力大4．可利用或加工粉末状物料流态化可以分为聚式流化态和散式流化态。

气泡相：就是内部几乎没有固体颗粒，仅在其边壁或外表面有固体颗粒环绕的运动空间乳化相：指的是固体颗粒与气体介质的混合区域第二章A 类：细大多数工业流化床反应使用的催化剂属于此类。

B 类: 粗鼓泡床大都用此颗粒C 类：极细在气固催化反应中很少采用，但同相加工中采用较多，如明矾综合利用。

化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化

化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化

化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化一、选择题1、 一密度为7800 kg/m 3 的小钢球在相对密度为1.2的某液体中的自由沉降速度为在20℃水中沉降速度的1/4000，则此溶液的粘度为 D （设沉降区为层流）。

⋅A 4000 mPa·s ； ⋅B 40 mPa·s ； ⋅C 33.82 Pa·s ； ⋅D 3382 mPa·s2、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。

理论上能完全除去30μm 的粒子，现气体处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为D 。

A ．m μ302⨯；B 。

m μ32/1⨯；C 。

m μ30；D 。

m μ302⨯3、降尘室的生产能力取决于 B 。

A ．沉降面积和降尘室高度；B ．沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度；C ．降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度；D ．降尘室的宽度和高度。

4、降尘室的特点是 。

DA ． 结构简单，流体阻力小，分离效率高，但体积庞大；B ． 结构简单，分离效率高，但流体阻力大，体积庞大；C ． 结构简单，分离效率高，体积小，但流体阻力大；D ． 结构简单，流体阻力小，但体积庞大，分离效率低5、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素 C 无关。

A ．颗粒的几何尺寸B ．颗粒与流体的密度C ．流体的水平流速；D ．颗粒的形状6、在讨论旋风分离器分离性能时，临界粒径这一术语是指 C 。

A. 旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径;B. 旋风分离器允许的最小直径;C. 旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径;D. 能保持滞流流型时的最大颗粒直径7、旋风分离器的总的分离效率是指 D 。

A. 颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率;B. 颗粒群中最小粒子的分离效率;C. 不同粒级(直径范围)粒子分离效率之和;D. 全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率8、对标准旋风分离器系列，下述说法哪一个是正确的 C 。

第五章 流化速冻

第五章 流化速冻

食品的玻璃化
(glass transition theory)
1、聚合物科学：
低分子物质的凝集状态有四种：液体、液晶和晶体、玻璃。 玻璃是一种非晶态的固体，或者是一种过冷的液体， 它的粘度很高(η﹥1014Pa.s) 。
❖ 从热力学观点，晶态是稳定的，而玻璃态是亚稳态
(metastable)。
❖ 从动力学角度来看，玻璃态却是很稳定的。(η﹥1014Pa.s，分子
如何克服其不良流化现象？ 7、简述食品的玻璃化转变的基本原理，为何要进行玻璃化
转变？ 8、何谓玻璃态、橡胶态？其转变有何意义？ 9、食品的玻璃化转变温度如何表示？
粘结现象：表面潮湿的食品颗粒在低温状态下相互冻
粘或冻粘在筛网上的现象。这种粘结现象使食品层变 成了固定床层，从而不能形成流态化。
夹带现象：在流化床中，如果气
流速度V大于降落速度Vg则食品颗粒 以V-Vg的净速度向上运动，被气流带 走，飞出流化床，这种现象称之夹带 现象。
四、流化速冻中的流态化操作及装置
对于低水分食品(LMF，水的质量分数小于20%)，其 玻璃化转变温度一般大于0℃，称为Tg；
对于高水分或中等水分食品(HMF、IMF，水的质量 分数大于20%)，一般不能实现完全玻璃化，此时， 玻璃化转变温度指的是最大冻结浓缩溶液发生玻璃化 转变时的温度，定义为Tg’。
Tg’为食品聚合物科学中研究应用较多的一个物理量。
二、固体颗粒的流态化原理
气体经固体颗粒床层流动的三种状态 ：
食品流态化冻结过程中，颗粒状、片状、块状等食品与冷 气流间的流动过程属气固两相流体的流动过程。 根据流体的流动特点，气固两相流体的流动有以下三种运 动状态：固定床阶段、流化床阶段和气流输送阶段 。

固体流态化及气力输送课件

固体流态化及气力输送课件
案例二
某石油化工企业固体流态化与 气力输送集成系统优化
案例三
某造纸企业固体流态化与气力 输送技术集成创新
案例四
某新能源企业固体流态化与气 力输送技术在生产中的应用
THANKS
压送式气力输送是利用正压将物料从进料口压入管道，再通过气流将其输送到目的 地。
气力输送的应用
气力输送广泛应用于化工、食品、医 药、电力等工业领域，用于原料的运 输、产品的包装和加工等环节。
在食品和医药领域，气力输送可用于 无菌、无尘的环境下输送散装物料， 如谷物、糖、药片等。
在化工领域，气力输送可用于粉状和 颗粒状物料的输送，如煤粉、化肥、 塑料粒子等。
根据应用领域的不同，可以分为化工 流态化、生物流态化、食品流态化等 类型。
根据流体作用力分类
根据流体作用力的不同，可以分为重 力流态化、气流化、搅拌流态化等类 型。
流态化技术的应用
化工领域
在化工领域中，固体流态化技术 广泛应用于反应、分离、干燥、 混合等工艺过程中，如石油工业
中的油品加工、化学反应等。
03
集成化
随着生产工艺的复杂化，固体流态化和气力输送技术将趋向于与其他工
艺技术集成，形成完整的生产系统，提高生产效率。
未来挑战与展望
技术创新
未来仍需不断探索新技术、 新方法，突破现有技术的瓶 颈，提高固体流态化和气力 输送的效率和稳定性。
智能化水平
加强智能化技术的应用研究 ，提高系统的自动化和智能 化水平，实现更加精准的控 制和优化。
环保要求
关注环保要求，加强绿色技 术的研发和应用，降低固体 流态化和气力输送对环境的 影响。
行业标准
制定和完善行业标准，规范 市场秩序，促进固体流态化 和气力输送行业的健康发展 。

食品工程原理试题思考题与习题及答案

食品工程原理试题思考题与习题及答案

思考题与习题绪论一、填空1 同一台设备的设计可能有多种方案，通常要用（）来确定最终的方案。

2 单元操作中常用的五个基本概念包括（）、（）、（）、（）和（）。

3 奶粉的生产主要包括（）、（）、（）、（）、（）等单元操作。

二、简答1 什么是单元操作？食品加工中常用的单元操作有哪些？2 “三传理论”是指什么？与单元操作有什么关系？3 如何理解单元操作中常用的五个基本概念？4 举例说明三传理论在实际工作中的应用。

5 简述食品工程原理在食品工业中的作用、地位。

三、计算1 将5kg得蔗糖溶解在20kg的水中，试计算溶液的浓度，分别用质量分数、摩尔分数、摩尔浓度表示。

已知20％蔗糖溶液的密度为1070kg/m3。

2 在含盐黄油生产过程中，将60%(质量分数)的食盐溶液添加到黄油中。

最终产品的水分含量为15.8%，含盐量1.4%，试计算原料黄油中含水量。

3 将固形物含量为7.08%的鲜橘汁引入真空蒸发器进行浓缩，得固形物含量为58%得浓橘汁。

若鲜橘汁进料流量为1000kg/h，计算生产浓橘汁和蒸出水的量。

4 在空气预热器中用蒸气将流量1000kg/h，30℃的空气预热至66℃，所用加热蒸气温度143.4℃，离开预热器的温度为138.8℃。

求蒸气消耗量。

5 在碳酸饮料的生产过程中，已知在0℃和1atm下，1体积的水可以溶解3体积的二氧化碳。

试计算该饮料中CO2的(1)质量分数；(2)摩尔分数。

忽略CO2和水以外的任何组分。

6 采用发酵罐连续发酵生产酵母。

20m3发酵灌内发酵液流体发酵时间为16h。

初始接种物中含有1.2%的酵母细胞，将其稀释成2%菌悬液接种到发酵灌中。

在发酵罐内，酵母以每2.9h 增长一倍的生长速度稳定增长。

从发酵罐中流出的发酵液进入连续离心分离器中，生产出来的酵母悬浮液含有7%的酵母，占发酵液中总酵母的97%。

试计算从离心机中分离出来的酵母悬浮液的流量F以及残留发酵液的流量W(假设发酵液的密度为1000kg/m3)。

流态化技术 与气力输送

流态化技术 与气力输送

负压
1
5 2 4
1.布袋除尘器 2.离心分离器 4.供料器 5.离心分离器
7
6
3.输料管 6.风机 7.吸嘴
气力输送系统的基本构件 气力输送系统的基本构件包括：风机、 供料器、分离器、卸料器、除尘器及管路 等
3、气力输送系统的一般形式
（1）吸气式气力输送系统 5 2 1 3
1.吸嘴
6
2.输料管 3.重力分离器 4.离心分离器 5.风机
4
6.布袋除尘器
（2）压送式气式气力输送系统
6
5 4
2
1.鼓风机
2.供料器 3.重力分离器 4.离心分离器 5.布袋除尘器
1
3
6.输料管
（3）混合式气力输送系统
3
正压
2.流态化技术 与气力输送
一、流态化技术与气力输送 1、流态化的基本概念 简单来说，固体流态化就是将固体物质 流体化。流体以一定的流速通过固体颗粒组 成的床层时，可将大量固体颗粒悬浮于流动 的流体中，颗粒在流体作用下上下翻滚，犹 如液体。这种状态即为流态化。
2、流态化现象
固定床（a）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
临界流化床（b）
流化床的操作速度范围：umf — ut
umf —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速度，也称最小流化 速度。
ut —床层的沉降速度。也是颗粒的带出速度， 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。 (是颗粒本身和流体系统所具有 的特性速度）
流化床（c）
气力输送(d)
流态化的形成： 流体自上而下流过固体床层时，根据流体流速 的不同，床层经历三个阶段： 固定床阶段： u0＜umf时，固体粒子不动，床层压降随u增大而增大。 流化床阶段： umf≤u0≤ut时,固体粒子悬浮湍动,床层分为浓相段 和稀相段，u增大而床层压降不变。 输送床阶段： u0 ＞ ut 时,粒子被气流带走,床层上界面消失,u增 大而压降有所下降。

气力输送课件

4、当继续增大u，床层的上界面消失，固体颗粒被气流夹带并被 气流带走，这种状态叫做稀相流态化。
第一节 概述
三、采用气力输送的理由
优点： 1、输送管道结构简单，占据地面和空间小，走向灵活，管理简单。 2、物料在管道内密闭输送，不受环境、气候等条件影响，物料漏损 、飞扬量很少，环境卫生较好。 3、设备操作控制容易实现自动化。 4、输送量和输送距离较大，可以向高压端输送。可把输送和有些工 艺过程(干燥、冷却、混合、分选等)联合进行。
二、磨损
➢在气力输送装置中，物料自始至终不断地与管壁、管件和部件相接触， 这样就造成了部件的磨损。研究磨损的目的，在于提高管件使用寿命。
➢磨损机理
刮削 颗粒以一定角 度冲击壁面时 颗粒损失动能 而刮削壁面，
如图a)所示。
压削 颗粒以近似垂 直的角度冲击 壁面时，产生 压削
a)
-a)刮削 -颗粒以一定角度冲击壁面时颗粒损失动能 而刮削壁面
空气绕过物料颗粒的状况
二、固体流态化
第一节 概述
第一节 概述
1、上图演示空气以不同速度通过固体颗粒层时，固体颗粒层的 状态发生的不同变化。
2、当流体自下而上通过料层时，当u较低时，空气流只是穿过颗 粒之间的空隙，颗粒静止不动，并彼此互相接触，这种状态的颗 粒层叫固定床。
3、随着u的增加，颗粒间隙随之增大。当流速增加到一定值时， 全部颗粒都刚好悬浮在空气流中，空气对颗粒的作用力与其重力 相平衡，相邻颗粒间挤压力的垂直分量等于零，床层开始具有流 体的特性，此种“沸腾”状的床层称为流态化床，此种现象称为 流态化。（此流速可称为临界流速）。
流
送机
送机 升机 输 送 相
机
比
机
压 送 吸送
式

固体流态化和气力输送

第六章固体流态化和气力输送第一节概述流态化：流态化是一种使固体颗粒通过与流体接触而转变成类似流体状态的操作。

由定义可以看出流态化是由固体颗粒和流体两种基本介质构成。

流体包括气体和液体。

因此流态化按流体介质分类可分为：流态化技术近二、三十年来发展很快，它被广泛地应用在制药、化工、炼油、食品加工等工业领域，掌握流态化的基本概念是非常必要的。

例如制药厂的造粒、干燥；化工厂的萘氧化制苯酐、丙烯生产；炼厂的催化裂化装置；食品加工中的干燥及运输等。

本节是从颗粒与流体的相对运动来分析流态化过程的一些基本概念。

第二节固体流态化一、流化床的基本概念1、流态化现象：当流体自下而上通过颗粒床层时，可能出现以下几种情况：a）当流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙穿过。

这种情况已在第四章作过讨论，称为固定床，如图5-13a所示。

b）当流速继续增大，颗粒开始松动，颗粒位置也在一定区间进行调整，床层略有膨胀，但颗粒还不能自由运动。

如果流速再继续升高，这时颗粒全部悬浮在向上流动的气体或液体中，随着流速增大，床层高度也随之升高，这种情况称为流化床，如图5-13b所示。

c）当流速再升高达到某一极值时，流化床上界面消失，颗粒分散悬浮在气流中，被气流所带走，这种状态称为气流输送，如图5-13c所示。

图5-13 不同流速下床层状态的变化在流化床阶段，床层有一明显的上界面，这时称为密相流化床或称为床层的密相段，气—固系统的密相流化床，看起来很像沸腾着的液体，并且在很多方面都呈现类似液体的性质。

（1）当容器倾斜，床层上表面保持水平（如图5-14a）；（2）两床层连通，它们的床层能自行调整至同一水平面（如图5-14b）；气—固液—固气—液—固流态化（3）床层中任意两点压力差大致等于此两点的床层静压头（如图5-14c）；（4）流化床层也象液体一样具有流动性，如容器壁面开孔，颗粒将从孔口喷出。

并可像液体一样由一个容器流入另一个容器（如图5-14d）。

流态化

第五章 流态化及气力输送
流态化技术的应用
物理过程：干燥、移热、气力输送、包涂、吸附
合成反应：苯酐、醋酸乙烯、丁稀氧化脱氢制丁二烯 、顺丁烯二
酸酐（马来酸酐）、乙烯氧氯化制二氯乙烷
矿石焙烧：硫铁矿焙烧、铁矿石的预还原、贫铁矿磁化焙烧、氧
化铝煅烧、石灰石煅烧
能源化工（石油、煤和生物质）：催化裂化、重油裂化、
聚式与散式流态化的判断 气-固流态化与液-固流态化并不是区分聚式与散式流态化的 唯一依据，在一定的条件下气-固床可以呈现散式流态化(密 度小的颗粒在高压气体中流化)或者液-固床呈现聚式流态化 (重金属颗粒在水中流化)行为。 根据流-固两相的性质及流化床稳定性理论，B.Bomero 和 I.N.Johanson 提出了如下的准数群判据：
3 v 3 u c CDmp CDmp Fd 4 p dp 4 p dp
D
u, c — 气相与颗粒相在管内的平均流速 mg , mp— 气相和颗粒相在控制体内的质量
若微元管段内的空隙率为，则 流体相
m g V
z
d2
4
L
颗粒相
m p 1 p 1 p
d2
4
L
L

两相模型 气相对颗粒相的曳力 Fd ：对粒径为 dp 的颗粒
临界流化条件下的弗鲁德数，D为床径
流化床床层高度及分离高度
流化数
实际操作流速与临界流化速度之比 u/umf
床层的流化状态和流化质量与流化数有很大关系
膨胀比 R 流化床的膨胀高度 L 与临界流化高度之比
R L L mf 1 mf 1
散式流化具有空隙率随流化数均匀变化的规律 聚式流化乳化相的空隙率几乎不变，床层膨胀主要由气泡相 的膨胀所引起。聚式流化床膨胀比是一个较难确定的参数。

第五章_气力输送

曲线输送:由于离心力作用,物料颗粒与弯管 壁摩擦碰撞因而减速,需要重新加速.
二,悬浮速度(★) 悬浮速度(
1.定义:指在垂直管中,物料颗粒处于悬浮状 态时的气流速度. 2.沉降速度:空气阻力=物料颗粒的浮重, 物料均匀下降. 3.悬浮速度与沉降速度,大小相等,方向相 反. 4.①管经大,悬浮速度大; ②球形悬浮速度最大.
2.输料软管 输料软管
垂直输送管上端与弯管连接处,软管阻力约为硬管阻力的两倍 吸嘴与输料管连接处
①套筒式:由若干段圆锥形套筒组成. 特点:结构简单,便于制造,比较笨重,压损大. ②金属式:内处镀锌薄钢带绕制,中间装密封填料. 特点:重量轻,抗拉强度差,不能承受载荷. ③耐磨橡胶软管:橡胶中间嵌有小钢丝和夹布层. 特点:强度好,不易漏气,重量大.
ii)喷射式供料器 )
物料
压缩空气
混合物
20
8
a.供料口处管道喷嘴收缩→
气流速度 ↑ ,部分静压 → 动压 供料处静压 ≤ 大气压
空气不会向供料口喷吹.
b.供料口后有一段渐扩管→气流速度↓,静压↑, 达到输送气流速度和静压力.
ii)喷射式供料器 )
特点:低压,压损较大,混合比小,效率较低. 适用:低压短距离压送式气力输送机.
空气流低于1个大气压 用鼓风机从整个管路系 统中抽气,使管道内气 压低于外界大气压 吸嘴外的空气透过物料 间歇与物料形成混合物, 从吸嘴吸入输料管并沿 管路输送 到达卸料点时,由分离 器把物料与空气分离开 来 物料从卸料器卸出,空 气则通过风管经除尘器 除尘后再通过鼓风机, 消声器等排入大气中
特点: ①吸送式 特点:
压缩空气
底部的压缩空气使物料流态化
上部的压缩空气将混合物压送到输料管
iv) 容器式供料器 )
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温度 (1) (2) (3) 距床壁的距离
3.2 流化床干燥
废气 含尘气体 旋风分离器 流化床干燥器 料斗 干物料(轻)出 物料进 热空气进 匀风板
干物料出
连续式单层流化装置的结构简图
物料进
废气出口
流化床 溢流管
匀风板
热气进口 物料出
多层流化床的结构
湿物料进
废气
振动筛板 匀风板
出料口
干物料(轻) 热空气 振动机构
查图(图5-7)得ft=0.55，故得校正后的带出速度为： ut 2.43 0.55 1.337(m / s） 采用流化数K=u/umf=30，则操作速度为： 操作速度u在umf和ut之间。
u K umf 30 2.32 10 2 0.696(m / s）
2.4 流化床的设计
则：
1 mf L 1 Lmf
或
L 1 0 L0 1
式中，L/Lmf（或L/L0）称为膨胀比(expansion ratio)，以R表示。
对于液-固系统： 式中，
u n ut
u—流化操作速度； ut—颗粒自由沉降速度； ε—在流化操作速度下床层的空隙率； n—ReP的函数。
Lmf——临界流化条件下的床层厚度。
f——流体黏度；
D——流化管的直径。
1.3 密相流化床和稀相流化床 (1) 密相流化床(dense phase fluidized bed)(或密相鼓泡床) 定义： 具有清晰的床层上界面的流化床。 特点： 具有许多液体的特征，如浮力、表面保持 水平、流体静力学、黏性。 (2) 稀相流化床(dilute phase fluidized bed) 当流速超过固体颗粒的极限速度时，床层的上界面就会消 失，并可以观察到夹带现象，固体颗粒随流体从床层中带 出。稀相流化床为气力输送阶段。
向日葵籽 花生仁
(1) 当：
Re pt
d put f
f
0 .4
(球形颗粒，层流区)
d 2 p ( s f )g 18 f
可用斯托克斯定律计算ut： u t
(2) 当： Rept>0.4
查校正系数修正ut 。
(3) 非球形颗粒：还要乘以形状校正系数C
F=ut/ut'
C 0.843 lg
Lmf D
dp g
s f f
(2) 其他判别法
( Frmf )(Re pmf )( )( )
umf——临界流化速度； dp ——固体颗粒直径。
当上式小于100时，为散式流态化； 大于100时为聚式流态化。
Re pmf
d p u mf f
f
s——固体的密度； f——流体的密度；
1.4 流化床的不正常现象 (1) 沟流现象
当流体通过床层时分布不均匀，则大量流体与固体颗粒不 能很好地接触，就会产生“短路”，即沟流现象。
logP B C
A logu
沟流现象的Δp-u关系
(2) 腾涌现象
logp
logu
腾涌现象的Δp-u关系
沟流和腾涌都是流态化操作中的不正常现象，应尽量避免。 床层发生腾涌时，会使颗粒对器壁的磨损加剧，引起设备振动。 可以增加挡板，破坏气泡长大，避免腾涌现象发生。
Principles of Food Engineering
华中农业大学食品工程教研室
赵思明，刘友明，熊善柏，刘茹
内容提要
1. 固体流态化 2. 气力输送
基本要求
掌握固体流态华的基本原理 掌握气力输送的原理与应用 了解流态化技术在食品加工中的 应用
第一节 固体流态化
流态化(fluidization)： 固体微粒与流体充分接触而形成类似流体状态的单元操作。 流态化技术也称沸腾床技术 。 1 固体流态化的原理和基本概念 1.1 流态化的三种状态
logp
B D
E
logp
B
C D
E1 E E2
A
A ’
A umf log u
A ’
umf
log u
(a) 散式流态化
(b) 聚式流态化
两种形式流化床的Δp-u关系
流态化型态的判断 (1) 弗鲁德准数判别法
Frmf
2 u mf
Frmf<0.13，散式流态化； Frmf>0.13，聚式流态化。
Re pmf
故umf不需作校正。带出速度ut 为： ( 2.3 10 4 ) 2 (1500 1.204 ) 9.81
ut 18 1.78 10
5
2.43( m / s）
Re pt
2.3 10 4 1.71 1.204 26 .6 5 1.78 10
整理得：
p L mf (1 mf )( s f ) g ( N / m 2 )
2.2 临界流化速度
流体流经固定床的压力降公式(层流)：
p 200 f (1 0 ) 2 L0 u
2 s 30 d 2 p
200 f (1 mf ) 2 L mf
s
0.065
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0.1 1 10 Re pt 100 1000
流化数(fluidization number)K： K u
流化床操作速度u必须保持在umf和ut之间；
u mf
计算umf时，须用床层中实际颗粒粒度分布的平均直径； 计算ut时，须用具有相当数量的最小颗粒粒度； ut/umf 反映了流化操作的机动灵活性； 大颗粒的ut/umf值较小，说明其操作灵活性较小颗粒差； u/umf的值常在10:1和90:1之间。
2 2 3
将此式用于临界流化点：
s d p mf L mf (1 mf )( s f ) g
p u mf
整理：
umf 0.005d 2 p 2 s 3 mf ( s f ) g
f (1 mf )
( m / s)
令：
C mf 0.005 2 s 3 mf /(1 mf )
C mf 0 .0007 Re pmf
u mf 0 .00923 dp
1 .82
得Cmf 与Repmf的关系： 则：
① 当Repmf＜5时： ② 当Repmf＞5时：
0 .063
( s f ) 0.94
0 .88
f
f
0 .06
(m / s)
u mf ' FG u mf
(1) 固定床阶段 (2) 流化床阶 (3) 气力(或水力)输送阶段
u固
(a) 固定床 气流 固体物料
u流
u气
(b) 流化床 (c) 气力输送
u固<u流<u气
(a) 固定床 (b) 流化床 (c) 气力(水力)输送
1.2 流态化的分类
按照流化状态
散式流态化 聚式流态化
按照流化介质
液固流态化 气固流态化
100.0 u=0.305m/s u=0.453m/s u=0.61m/s u=0.7177m/s
粒子夹带量
夹带浓度 kg/m 3
10.0
1.0
0.1 0 1 2 3 出口高度 /m
分离高度与床径和气速有关。 对于给定的粒子和流化床，气速增加时，TDH也增加。 而对于给定的气速，TDH则随床径的增大而减小。
振动流化床结构示意图
3.3 流化床造粒
流化床造粒主要是将黏合剂溶液雾化喷洒在分散的粉体上，使粉体相互 接触附着，并逐渐凝聚长大，再经干燥后，形成多孔的颗粒产品。
粘合剂
(1) (2) (3)
粉体
(4)
(1) 黏合剂分散在粉体周围 (2) 附着 (3) 长大 (4) 干燥后的多孔颗粒
颗粒形成过程
粉体与黏合剂的黏连机制：
3 流化床的应用及常见流化床 3.1 流化床传热 3.1.1 流化床中传热的特点 内部温度分布的均匀
(1) 固体粒子的热容远较气体大,热惯性大； (2) 粒子运动剧烈，与气体之间的热交换快； (3) 剧烈的沸腾运动所产生的对流混合，消灭了局部热点和冷 点。 流化床中存在三种形式的传热： 流化床床层与床壁或物体表面之间； 固体颗粒与流体之间； 以及固体颗粒之间。
结构组成：
壳体
出风
圆柱形壳体； 多孔匀风板； 锥形底部； 进风口和出风口； …… 主要设计内 容： 直径和总高 度。
TDH
D 匀风板
锥形底 进风
流化床的主体尺寸
L
H
(1) 流化床直径D的计算 (2) 流化床总高度H的计算
D
4Q u
H L TDH
① 流化床的膨胀高度 设：
L、ε为某一操作速度下流化床的高度和空隙率； Lmf、εmf为临界流化点时的床层高度和空隙率； L0、ε0为固定床的高度和空隙率。
(1) 部分熔融固化
附着在粉体表面的黏合剂使粉末表层熔融固化，并相互连接， 形成较为坚固的颗粒，亲水性物料的颗粒造粒过程多属此类。
(2) 黏合剂固化
将黏合剂溶液的挥发性组分汽化，黏合剂固化后将粉体粒子连 接在一起。疏水性物料颗粒的造粒过程多属此类。
n ( 4.35 175
n (4.45 18 dp D
当0.2＜ReP＜1时： 当1＜ReP＜200时：
dp D
) Re p
0.1
0.08
) Re p
当200＜ReP＜500时： n 4 .45 Re p 0.1 当ReP＞500时：
n 2.39
② 流化床的分离高度(Transport disengaging height,TDH) 指夹带接近于常数的气体出口处距床层料面的高度。