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鼓泡流化床、湍动流化床和快速流化床

已有 15456 次阅读 2016-9-20 21:48 |系统分类:科普集锦|关键词:学者| 流化床

——谨以此作为科普入门,专业人士请多修正!

       流化床作为一种设备常用来处理气固非均相反应。日常工作中,人们常提到的流化床主要有以下几种:流化床、鼓泡(流化)床、湍动(流化)床、快速(流化)床、循环(流化)床、喷动(流化)床。下面将一一定性区分这些

       首先是流化床。流化床(Fluidized bed)这一概念的提出是为了区别于固定床(Fixed/Packed bed)。然而,本质上讲两者可以是同一个设备,即圆筒中架设一块气体分布板(可以透气,但不允许颗粒通过),板上堆积一定高度的颗粒,气体自下而上依次穿过气体分布板和颗粒层。当操作气速(亦称表观气速,Ug)小于床中所装颗粒的最小流化速度(Umf)时,人们将这个设备称为固定床;而当Ug大于Umf时,人们将这个设备称为流化床。

       流化床实际上是一个笼统的概念,根据Ug的不同,又可以细分为鼓泡(流化)床、湍动(流化)床、快速(流化)床、密相输送床和稀相输送床。传统意义上的流化床通常特指鼓泡流化床或者湍动流化床,属于经典流态化范畴,颗粒不会被气体吹出而损失。

       鼓泡(流化)床(Bubbling fluidized bedBFB——Ug介于Umb(颗粒的最小鼓泡流化速度)和Uc(颗粒的湍动流化速度,此时一般不加前缀“最小”两字),流化床可以被具体地叫做鼓泡流化床,一般简称鼓泡床。鼓泡床是一个相对准确的概念,一提起鼓泡床,专业人士脑海中会有具体而鲜明的图像与之对应:床中会不断涌现气泡,非常像水沸腾的样子,因此鼓泡床还有一个形象的“野”名字:沸腾床。

   

鼓泡流化床动图,请用IE浏览器打开.gif

   

       湍动(流化)床(Turbulent fluidized bed——Ug介于UcUt(颗粒的终端速度)时,流化床可以被具体地叫做湍动流化床,一般简称湍动床。相比于鼓泡床,湍动床要难形容的多,很难在人的脑海中形成一个清晰的物理图像。当Ug介于UmbUc时,随Ug增大,床中鼓泡越来越剧烈,气泡尺寸越来越大。但是当Ug超过Uc后,随Ug增加,气泡尺寸反而呈现减小的趋势。

       快速(流化)床(Fast fluidizedbed——Ug超过Ut时,流化床可以被具体地叫做快速流化床,简称快速床、快床。此时,由于气速较高,颗粒会被气体吹出床体,如果没有颗粒补给,床中颗粒很快就会被吹空。在实验室中,如果想长时间观察到这一状态,必须在床体下部设置颗粒补给系统,及时补充被气体吹走的颗粒。

       密相(稀相)输送床——这两者实际上是快速床的两个极限特例。一般情况下,快速流化床中颗粒补给速率适中,颗粒呈现上稀下浓的分布状态,下部称为密相段或浓相段,而上部称为稀相段。而当颗粒补给相当给力时,整个快速床中只有浓相段,没有稀相段,此时的快速床即可称为密相输送床。另一个极端,当颗粒补给非常不给力时,整个快速床中只有稀相段,没有浓相段,此时的快速床即可称为稀相输送床。颗粒补给给力的程度可以与当前气速的饱和夹带量比较进行评判。注:描述不涉及噎塞之类定量现象,只是定性描述。)




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1 yangb919

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