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7.1 概述
第7章 流化床反应器
综上所述，可以看到从临界流态化开始一直到气流输送 为止，反应器内装置的状况从气相为非连续相一直转变到 气相成为连续相的整个区间都是属于流态化的范围，因此 它的领域是很宽广的，问题也是很复杂的。
流态化技术之所以得到如此广泛的应用，是因为它有一 下一些突出的优点： 传热效能高，而且床内温度易于维持均匀。 大量固体颗粒可方便地往来输送。 由于颗粒细，可以消除内扩散阻力，能充分发挥催化剂的 效能。
1 .7 3 d 5 p u m sm f
f 2 11 s 2 5 m 3 m 0 f f d p u mf d 3 p
p 2 g ..... 7 . .( 2 ) ..
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7.2 流化床中的气、固运动 第7章 流化床反应器
• 对于小颗粒，左侧第一项可略，大颗粒则第二项可略。 • 另一个较准确的公式：
ΔP 500
300 200
100 50
1
固定床
流化床
斜率=1
夹带开始 ΔP=W/At
2
umf
10
50
100
空床流速 u0 ㎝/s
固 定 床
起 始 流 化
膨 胀 床
L Lf
LL0Leabharlann L Lmf鼓 泡 床
Lf
节 涌
气 力 输 送
流体 流体 流体 流体 流体 流体
7.1 概述
第7章 流化床反应器
流态化可划分为以下几种形式： 固定式 当流体向上流过颗粒床层时，如速度较低，则流体从粒 间空隙通过时颗粒不动，这就是固定床。如流速渐增， 则颗粒间空隙率将开始增加，床层体积逐渐增大，成为 膨胀床。
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7.1 概述
第7章 流化床反应器
节涌 如果床径很小（如一般小试或中试中常见的那样）而床高与 床径比较大时，气泡在上升过程中可能聚集并增大甚至达到 占据整个床层截面的地步，将固体颗粒一节节地往上柱塞式 地推动，直到某一位置而崩落为止，这种情况叫做节涌。但 在大床中，这种节涌现象通常式不会发生的。 气流输送 当气速一旦超过了颗粒的带出速度（或称终端速度），粒子 就会被气流所带走成为气输床，只有不断地补充新的颗粒进 去，才能使床层保持一定的料面。
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7.2 流化床中的气、固运动 第7章 流化床反应器
6d3pp12CDgd4p2ut2.........7. .(4)
CD___拽 _ 力系数 对于球形颗粒 颗与 粒非 ，球 系形 数的 。取 具值 体不 参P 同 见 20教 3 材
另一个使用得比较广泛而且又很准确的式子：
ut 18 0.6d d p 2 1 pd pp g pg1 2....(7 . .5 .)...
第七章 流化床反应器 fluidized reactor
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7.1 概述
第7章 流化床反应器
流态化就是固体颗粒像流体一样进行流动 的现象。除重力作用外，一般是依靠气体或液 体的流动来带动固体颗粒运动的。
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7.1 概述
第7章 流化床反应器
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流化床反应器 fluidized reactor
流态化现象
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7.1 概述
第7章 流化床反应器
但流化床也有一些不足之处：
混合剧烈，存在相当宽的停留时间分布。 气泡通过床层，减少了气-固相接触机会，降低了转化率。 剧烈的碰撞、磨擦，加速了催化剂的粉化。 流动现象的复杂性，揭示其内在规律性较难。 在出口，需要旋风分离设备，回收催化剂。
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图
图
7.2 流化床中的气、固运动 第7章 流化床反应器 7.2.1 流化床的流体力学 （1）临界流化速度（umf）
u m f0 .6d 9 1 p .80 2 5 .8 p 8 0 .00 6 .9( 4 c/m s )..............7 .. ...3 .) ......(
• 上式适用于Rep<10.否则就要乘 以图7-5中的校正系数。 （2） 带出速率ut
当气速增大到某一速度是，流体对颗粒的跩力和颗粒 重力相等，则颗粒被气流所带走。这一终端速度就是带出 速度，也等于颗粒自由沉降速度。对球形颗粒和非球形颗 粒分别用下列公式计算。
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7.2 流化床中的气、固运动 第7章 流化床反应器
R Lf Lmf
1mf
1 f
mf ...............7( 6) f
Ar0.2118Rep0.36Re2p 0.21..................7.(7)
Ar
d3p
p 2
g ......................................7(8)
所谓临界流化速度指刚刚哪能使粒子流化起来的气体空床 流速。可用测定空床层压降变化来确定。如图7-3。
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7.2 流化床中的气、固运动 第7章 流化床反应器
7.2.1 流化床的流体力学 流化床压降用下式计算：
pW A tL m f 1m f pg..............(7 1 )
从图中实线的拐点就可定出固定最小流化速率umf。 起始流化速率可用下式子计算：
• 有斜片挡板或档网的床：
0.517
R
................7(. ..2.)2.
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7.2 流化床中的气、固运动 第7章 流化床反应器
• 实际操作气速u0是根据具体情况来定的，一般流化数 （u0/umf)在1.5~10之间。也有
u0/ut=0.1~0.4来选取的。通常在0.15~0.5m/s左右。 （3） 床层的膨胀
流化床层在气速增加时，将发生膨胀现象。一般用膨胀比R 来表示,实际上床层空隙率 和膨胀比都很重要。没有十分可靠的公式计算，用图7-6关联 下列公式可求得2个参数。
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7.1 概述
第7章 流化床反应器
临界流态化 当流速达到某一限值，床层刚刚能被流体托动时，床内
颗粒就会开始流化起来了，这时的流体空床线速称为临界 （或最小）流化速度。 散式流态化 对于液-固系统，流体与颗粒的密度相差不大，故临界流化 速度一般很小，流速进一步提高时，床层膨胀均匀且波动 很小，颗粒在床层内的分布也比较均匀，故称作散式流化 床。 聚式流态化 对于气-固系统而言，情况与液-固系统很不相同，一般在气 速超过临界气速后，将会出现气泡。气速愈高，气泡造成 的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种形态的流化床称 聚式流化床或泡床。