4 固体流态化实验

4.1 实验目的

(1) 掌握测定颗粒静态床层时的静床堆积密度ρ_b和空隙率ε的方法；

(2) 测定流体通过颗粒床层时的压降Δp_m与空塔气速u的曲线和临界流化速u_mf;

4.2实验原理

4.2.1固定床

1) 基本概念

当流体以较低的空速u通过颗粒床层时床层仍处于静止状态，称这种固体颗粒床层为固定床。床层的静态特性是研究床层动态特性和规律的基础，其主要的特征有静床堆积密度ρ_b和空隙率ε两个，它们的定义分别如下：

1. 静床堆积密度：ρ_b=M/V, 它由静止床层中的固体颗粒的质量M除以静止床层的体积V计算而得。ρ_b数值的大小与床层中颗粒的堆积松紧程度有关，因此ρ_b在流体通过颗粒床层时不是一个定值，如颗粒床层在最紧与最松两种极限状态时，ρ_b就有两种数值，它们的大小在床层最紧与最松时分别测量出相应的床层高度就可以计算得到。

2. 静床空隙率ε : ε=1–(ρ_b/ρ_s), 它是由颗粒的静床堆积密度ρ_b和固体颗粒密度ρ_s计算而得。

2) 固定床阶段压降Δp_m与空速u的关系

    当流体通过固定床的空速较小时，床层的高度基本不变；当流体空速趋于某一临界速度时，颗粒开始松动，床层才略有膨胀。因此，在此临界速度以前，单位高度的床层的压降(Δp_m/L)与空速u的关系可由欧根公式来表示，并把欧根公式改写成如下形式：

                         (1)

式(1)中，以实验数据的空速u为横坐标，以（Δp_m/uL）为纵坐标画图得一直线，从直线的斜率中求出欧根系数K₂，从直线的截距中计算出欧根系数K₁。

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化工原理实验装置系列之

双体系固体流态化实验装置

实验指导书

杭州言实科技有限公司

2007.4

固体流态化实验装置实验指导书

目 录

固体流态化实验装置 ...................................................................................................................................... 3

一、实验目的 .......................................................................................................................................... 3

二、基本原理 .......................................................................................................................................... 3

三、实验装置与流程 .............................................................................................................................. 4

四、实验步骤及注意事项....................................................................................................................... 5

五、实验报告 .......................................................................................................................................... 6

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固体流态化的流动特性实验（示范实验）

1、实验目的

在环境工程专业，经常有流体流经固体颗粒的操作，诸如过滤、吸附、浸取、离子交换以及气固、液固和气液固反应等。凡涉及这类流固系统的操作，按其中固体颗粒的运动状态，一般将设备分为固定床、移动床和流化床三大类。近年来，流化床设备得到愈来愈广泛的应用。

固体流态化过程又按其特性分为密相流化和稀相流化。密相流化床又分为散式流化床和聚式流化床。一般情况下，气固系统的密相流化床属于聚式流化床，而液固系统的密相流化床属于散式流化床。

① 通过本实验，认识与了解流化床反应器运行。掌握解流化床反应器启动中物料的连续流化方法及其测定的主要内容，掌握流化床与固定床的区别，掌握鼓泡流化床与循环流化床在本质上的差异。

② 测定流化床床层压降与气速的关系曲线

本实验的目的，通过实验观察固定床向流化床转变的过程，以及聚式流化床和散式流化床流动特性的差异；实验测定流化曲线和流化速度，并试验验证固定床压降和流化床临界流化速度的计算公式。通过本实验希望能初步掌握流化床流动特性的实验研究方法，加深对流体流经固体颗粒层的流动规律和固体流态化原理的理解。

2、实验装置与实验原理介绍

流化床反应器是一种易于大型化生产的重要化学反应器。通常是指反应物料悬浮于从下而上的气流或者液流之中，气体或者液体中的成分在与反应物料的接触中发生反应。流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉（见煤气化炉）。目前，流化床反应器已在电力、化工、石油、冶金、核工业等行业得到广泛应用。

　　与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是：① 可以实现固体物料的连续输入和输出；② 流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反应；③ 便于进行催化剂的连续再生和循环操作，适于催化剂失活速率高的过程的进行，石油流化床催化裂化的迅速发展就是这一方面的典型例子。

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 固体流态化演示实验装置使用说明书

一、 实验目的

(1) 掌握测定颗粒静态床层时的静床堆积密度ρ_b和空隙率ε的方法；

(2) 测定流体通过颗粒床层时的压降Δp_m与空塔气速u的曲线和临界流化速u_mf;

二、实验原理

1、 固定床

1) 基本概念

当流体以较低的空速u通过颗粒床层时床层仍处于静止状态，称这种固体颗粒床层为固定床。床层的静态特性是研究床层动态特性和规律的基础，其主要的特征有静床堆积密度ρ_b和空隙率ε两个，它们的定义分别如下：

1. 静床堆积密度：ρ_b=M/V, 它由静止床层中的固体颗粒的质量M除以静止床层的体积V计算而得。ρ_b数值的大小与床层中颗粒的堆积松紧程度有关，因此ρ_b在流体通过颗粒床层时不是一个定值，如颗粒床层在最紧与最松两种极限状态时，ρ_b就有两种数值，它们的大小在床层最紧与最松时分别测量出相应的床层高度就可以计算得到。

2. 静床空隙率ε : ε=1–(ρ_b/ρ_s), 它是由颗粒的静床堆积密度ρ_b和固体颗粒密度ρ_s计算而得。

2) 固定床阶段压降Δp_m与空速u的关系

    当流体通过固定床的空速较小时，床层的高度基本不变；当流体空速趋于某一临界速度时，颗粒开始松动，床层才略有膨胀。因此，在此临界速度以前，单位高度的床层的压降(Δp_m/L)与空速u的关系可由欧根公式来表示，并把欧根公式改写成如下形式：

                         (1)

式(1)中，以实验数据的空速u为横坐标，以（Δp_m/uL）为纵坐标画图得一直线，从直线的斜率中求出欧根系数K₂，从直线的截距中计算出欧根系数K₁。

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                                                                                                                                    实验报告

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