循環流化床物料的主要流動方式有哪幾種?顆粒狀態如何?
從狹義角度講,物料達到臨界流化點后流化的形成有五種,即散式流態化、鼓泡流態化、騰涌、湍流流態化和快速流態化。其中鼓泡流態化、騰涌、湍流流態化和快速流態化四種方式統稱為聚式流態化。
從廣義的角度講,固定床和氣力輸送也可以歸入流化狀態的種類,因此廣義上有七種,如下表1-1所示,
其速度范圍和基本特征見表1-1。
速度范圍 | 方式 | 基本特征 |
0≤V<Vmf | 固定床 | 顆粒靜止,氣體從間隙中流過 |
Vmf≤V<Vmb | 散式流態化 | 床層平穩,均勻地膨脹;上部有一個確定的界面;顆粒有一些小幅度的運動;顆粒聚集的傾向很??;存在很小的壓力波動。 |
Vmb≤V<Vms | 鼓泡流態化 | 布風板附近形成空穴,主要由于合并而長大,并升至床面。床面是確定的界面,周期性地有氣泡破裂穿出;有一個較明顯輻度的壓力波動。 |
Vms≤V<Vk | 騰涌 | 氣泡充滿床體截面的大部分;床面以某種有規律的頻率上升、破裂;存在較大、有規則的壓力波動。 |
Vk≤V<VC | 湍流流態化 | 小氣泡和顆粒群來回運動;上表面難以確定;壓力僅有小幅度的波動。 |
VC≤V<Vt | 快速流態化 | 床面難以直觀確定;顆粒飛出床的上部并由床底或接近底部的新加入的顆粒所代替;集中在靠近壁面處的顆粒團向下運動,整床內的氣體和分散的顆粒一起向上運動;在不變的給料速率下,由于V的增加使顆粒愈加稀薄。 |
Vt≤V | 氣力輸送 | 流化風速上升到一定水平時,氣體對顆粒的攜帶作用足以克服顆粒所受的重力,顆粒隨氣體流動而流動。但是,顆粒在空間的濃度又不足以引起明顯的顆粒間相互作用和團聚。這種狀態稱為氣力輸送。顆粒尺寸越小,密謀越小、表面粗糙度越大,則相對的氣力輸送最小速度越低。 |
不是在任何情況下都能夠觀察到表中所列的各種形式。因為這些形式之間的過渡點不僅取決于氣固系統的特性,也取決于其它條件。Vmf和Vmb只取決于氣體和固體的性質,Vms取決于床直徑和床的深度,Vt取決于顆粒進入床的速度。如果床的直徑小到足以產生騰涌,Vk則與床的直徑有關,在許多氣固系統中,Vmf與Vmb基本相等,散式流態化通常是觀察不到的。與引起相反,大多數液體流化床在正常操作條件下只能觀察到散式流態形式。
于淺的或大直徑的床層,或者是已經達到最大穩定氣泡尺寸的系統,鼓泡方式有可能直接過渡到湍流方式而不會出現騰涌。
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