化学反应工程-25-第八章-流化床反应器ppt课件

二、气泡的速度和大小 1、气泡的速度计算 单个气泡的平均上升速度可取：
u 0 . 711 gd br b
2 ① u u u 0 . 711 gd b 0 mf b 1
1 2
在实际床层中，气泡成群上升，其上升速度有不同的计算公式：
cm gd ② u b s
⑴气泡云与气泡的体积比 C 3 3 3 3 R R C b u 2 u 3 u V R b r f f C 4 C 1 1 C 3 V R u u u u 3 b b r f b r f b R b 4 ⑵气泡晕与气泡的体积比 V V C w Vb 显然： C w


⑶气泡所占床层的体积分率
b
一般认为：大于u0的气体均形成气泡，总的气体流量等于气泡及乳 相中气体流量之和。
u u u 1 0 b b mf b b


L L u u f mf 0 mf 则： b L u u 1 f b mf
四、气泡中的粒子含量 定义： b
有研究者认为：当 u br u t 时，粒子就被气泡带上，并可能从其底部
进入气泡，而使气泡破裂。故当 ubr ut 时为稳定气泡，反之则不稳定。
最大气泡直径应在 u br u t 之时，计算如下：
u 1 t d bmax .711 0 g
但实验表明，气泡的破裂常是由于粒子从气泡顶部侵入所致，故本式 的立论值得商榷。 另一计算式子为：d 0 . 652 A u b max tu 0
u mf u 当 u 时，uf为乳相中的真实气速，气泡内外由于 br f mf
气体环流而形成的气泡云变得明显起来，其相对厚度对圆柱形床，可按 下式计算： 3
uf R ubr 2 c R u u br f b
Rc、Rb分别为气泡云及气泡的半径。 气体的穿流量可用下式表示：
全部气泡中粒子的体积 全部气泡的总体积
该值一般约在0.001—0.01左右，一般中可忽略。 在气泡晕中，则存在着大量粒子，其所含粒子与气泡体积之比γ C为： V V C w C 1 mf V b


一般认为气泡晕中的情况相当于临界流化状态，可导得： u mf 3 V mf w 1 C mf 1 u V b 2 mf 0 . 711 gd b mf 乳相中粒子体积与气泡体积之比γ e为：
.2； ②对于不光滑、不规则的粒子：fw 0 0 . 2 0 . 3 。 ③介于两者之间的粒子：f w
则 w
Vw
w f w Vb ， 1 w

f w 0 . 25 0 . 43 w 1 f w
3、气泡云、气泡晕与气泡的体积比 C 、
化学反应工程25-第八章-流 化床反应器
结构： 单个上升气泡的顶呈球形，尾部略为内凹，该内凹处称为尾涡。
功能：尾涡处由于压力比近旁稍低，颗粒被卷了进来，形成局部涡 流。在气泡上升途中，尾涡处不断有一部分颗粒离开，同时又有另 一部分颗粒补充进来，从而促进了全床颗粒的循环与混合。 气泡云：①当气泡小时，其上升速度低于乳相中气速，乳相中的 气流可穿过气泡上流； ②当气泡大时，其上升速度超过乳相气速，则有部分气 体穿过气泡形成环流。 结论：在泡外形成气泡云。 气泡晕：气泡云和尾涡都在气泡之外，且都伴随着气泡而上升； 其中所含粒子浓度和乳相几乎相同，故总称为气泡晕。 总结：气泡→气泡晕（气泡云和尾涡）→乳相。
A u u 1.4dPPu0 t 0 m f ①多孔板： a d 0 . 327 b 0 ； umf N 0 r
0 . 4
2 ②密孔板：d 0 . 00376 u u b 0 0 mf


式中：N0r为分布板孔数；At为床层截面积。
3、最大稳定气泡
气泡的长大并不是无限的，长大到一定程度后就会失去稳定性而破裂。
2

2 5 mf

4、节涌现象判断 判断节涌与否的一个准则方程式为：
u0 umf
gd 0 .35 t
1 2
0 .2
即当该式成立时，除粒度很小(如<50μ m)情况外，床内便出现节涌。
对工业规模流化床，因床径大，一般不会出现节涌现象。
三、气泡晕——气泡云与尾涡 1、气泡云半径与穿流量
1 2 b


0 .64 0 .4 式中： 1 . 6 d t 1 .6
d 10 cm t 10 cm d 100 cm t d 100 cm t
2、气泡的大小计算 气泡在上升过程中不断增大，其直径计算如下：
d al d b b 0
L为距分布板高度； db0为离开分布板时的原始气泡直径。 a、db0的表示式是不同的，如下所示： db0视分布板的型式而异，如：

b
1 1 1 f mf b e b c
b

例：有光滑的球形催化剂粒子，其平均直径为98μm，ρP=1.0g/cm3， εmf=0.6，在一直径为1m的等温三维自由床中流化，已知umf=0.2cm/s， u0=5.0cm/s，所用的分布板为多孔板，上有直径为0.2cm的均匀分布的孔 750个，试估算在离床高0.2m及1.0m处的气泡大小和气泡云的厚度。如改 用u0=2.0cm/s，则会有什么变化？
2 2 q 3 u R 3 u R mf b f mf b
可见气泡内的气体穿流量为乳相中的三倍。
2、尾涡与气泡的体积比 W 如下图所示：
Vw 尾涡体积分率fw： f w Vw Vb
Байду номын сангаас
； f 0 . 28 0 . 4 ①对于像玻璃球等圆球形或比较光滑的粒子： w