（化工过程机械专业论文）离心流化床中气固流态化行为的研究.pdf

西大学硕士学位论文 v7 ，s 3 8 7 离心流化床中气固流态化行为的研究 化工过程机械专业 研究生周进指导教师黄卫星教授 气固离心流态化是一种超重力气一固接触技术，其气固两相间的相互作用和 传质传热效率远高于传统重力流化床。研究离心力场条件下气固两相的流化行 为，建立离心场气固流态化动力学模型，不仅对完善流态化学科理论体系及进 一步的传热传质研究有重要学术价值。同时对离心流化床装备的应用开发和设 计有重要实际意义。 论文从离心流化床的操作控制和气泡尺寸的影响因素两个方面阐明了离心 流化床抑制气泡生成和长大、实现散式流态化( 或控制流态化质量) 的原理。 根据g e l d a r t 颗粒分类思想，以e r g u n 方程为基础，考虑粘性力与惯性力的 相对大小，新建立了b d 类颗粒的边界方程。通过将超重力因子引入边界方程， 得到了超重力场中颗粒分类的边界方程。方程表明，随超重力因子的增加，c a 、 a f b 和b d 颗粒边界将发生移动，从而揭示了离心流化床中颗粒流化特性的转 变机理。这一结果为在离心流化床中实现c 类颗粒的流化提供了理论依据，对 流态化实际生产操作有重要意义。 通过引入超重力修正传统重力场下的颗粒自然聚团准数，表明了在离心流 化床中可通过增加有效重力来克服粘性剪切力，从而使颗粒从聚团表面脱落， 进一步揭示了超重力场促进聚式流态化向散式化转变、改善流化质量的机理。 根据动量守恒原理分析离心场中床层的受力，建立了离心力场气固流态化 体系床层压降预测的动力学模型，通过对床层压降和流化速度的模型预测值与 实验结果进行了分析比较表明，对于第一类压降变化关系，模型理论预测的结 果与实验结果相一致。针对模型预测第二类压降变化关系( 压降随气速增加反 而降低) 时与实验结果差异较大，首次考虑气流干扰导致颗粒滑移对有效重力 的影响，提出改进模型。与实验结果比较改进模型预测结果可靠性显著提高。 最后还对离心流化床中气固两相的传热及其影响因素进行了初步分析。 关键词：离心流化床超重力场气固流态化颗粒聚团颗粒干燥 一1 一 四川大学硬士学位论文 s t u d yo ug a s - s o l i d sf l u i d i z a t i o nb e h a v i o r si nc e n t r i f u g a l f l u i d i z e db e d s m 叠j o r ：c h e m i c f lp r o c e s s i n gm a c h i n e r y s t u d e n t ：z h o uj i n s u p e r v i s o r ：p r o f h u a n gw e i x i n g c e n t r i f u g a lf l u i d i z a t i o ni san e wt y p eo fg a s s o l i dc o n t a c t i n gt e c h n o l o g y c o m p a r e dw i t hc o n v e n t i o n a lf l u i d i z e db e d ，i th a sm u c hh i g h e rh e a ta n dm a s s t r a n s f e rr a t eb e c a u s eo ft h eg a s s o l i di n t e r a c t i o n si n t e n s i f i e db ys u p e r - g r a v i t y t o i n v e s t i g a t et h eg a s - s o l i d sf l u i d i z a f i o nb e h a v i o r su n d e rc e n t r i f u g a lf i e l da n dd e v e l o p c o r r e s p o n d i n gh y d r o d y n a m i cm o d e l sa r ec l e a r l yo f e s s e n t i a li m p o r t a n c en o to n l yf o r t h ef u r t h e rs t u d y i n go ft r a n s f e rp r o c e s s e s ，b u ta l s of o rt h ed e s i g n i n go fc e n t r i f u g a l f l u i d i z e db e d s ( c f b ) b yc o n s i d e r i n gt h eo p e r a t i o no fc f ba n dt h ef a c t o r sa f f e c t i n gg a sb u b b l es i z e ， t h ep r i n c i p l e st h a tc f bc o n t r o l sb u b b l ef o r m a t i o na n dg r o w t ha n da c h i e v e s p a r t i c u l a t ef i u l d i z a t i o na r ei l l u s t r a t e d b a s e do ng e l d a r t sp a r t i c l ec l a s s i f i c a t i o na n de r g u ne q u a t i o n ，a n db yt a k i n g i n t oa c c o u n tt h er e l a t i v em a g n i t u d eo fv i s c o u sf o r c ea n di n e r t i a lf o r c ea c t e do nt h e p a r t i c l e s ，an e wt r a n s i t i o ne q u a t i o nb e t w e e np a r t i c l eg r o u p sba n ddi so b t a i n e d m o r e o v e r , b yu s i n gs u p e r - g r a v i t yf a c t o r , t h et r a n s i t i o ne q u a t i o n so fp a r t i c l eg r o u p s c a ，a ba n db di nc e n t r i f u g a lf i e l d sa r ed e v e l o p e d t h e s ee q u a t i o n si n d i c a t et h a t w i t ht h ei n c r e a s i n go ft h es u p e r - g r a v i t yf a c t o r ，t h et r a n s i t i o nb o u n d a r i e so fp a r t i c l e c l a s s i f i c a t i o nc o u l db es h i f t i n g ，s ot h a t ，f o re x a m p l e ，g r o u pcp a r t i c l e sc o u l db e h a v e l i k eg r o u pa p a r t i c l e su n d e rs o m eh i g h e rg r a v i t y t h i sr e s u l tp r o v i d e st h et h e o r e t i c a l f o u n d a t i o nf o ra c h i e v i n gag o o df l u i d i z a t i o no fg r o u pcp a r t i c l e si nc f ba n d ， t h e r e f o r e ，h a sp r a c t i c a li m p o r t a n c ef o rf l u i d i z a t i o no p e r a t i o n b yt a k i n gs u p e r - g r a v i t yf i e l d s i n f l u e n c ei n t oa c c o u n t ，ad i m e n s i o n l e s sn u m b e r f o rp o w d e ra g g l o m e r a t i o ni sd e f i n e d i ts h o w st h a tt h ei n c r e a s e de f f e c t i v ep a r t i c l e g r a v i t yh e l p s o v e r c o m et h e s h e a r i n g f o r c eb e t w e e np a r t i c l e sa n dt a k et h e 一一 四j j 大学碗士学位论支 a g g l o m e r a t e dp a r t i c l e sa p a r t ，s ot h a tf l u i d i z a t i o np e r f o r m a n c e ( e s p e c i a l l yf o rt h e o e l d a r tcp a r t t i c l e s ) c a nb ei m p r o v e d am o d e lf o rp r e d i c t i n gb e dp r e s s u r ed r o pi nac e n t r i f u g a lg a s - s o l i df l u i d i z a f i o n s y s t e mi sd e v e l o p e da c c o r d i n gt ot h em o m e n t u mb a l a n c eb ya n a l y z i n gt h eo v e r a l l f o r c e c o m p a r e dw i t ht h ee x p e r i m e n t a ld a t a ，t h em o d e lp r e d i c t i o n sa g r e ew e l lw i t h t h ef i r s tt y p eo fp r e s s u r ed r o pc u r v e t h e n ，f o rt h ep r e d i c t i o no ft h es e c o n dt y p eo f p r e s s u r ed r o pc u r v e ，t h em o d e li sm o d i f i e db yt a k i n gt h ee f f e c to fp a r t i c l es h d i n g i n t oa c c o u n t t h ei m p r o v e dm o d e la g r e e sb e t t e rw i t ht h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t s f i n a l l y , t h eh e a tt r a n s f e rb e t w e e ng a sa n ds o l i d sa n dt h ei n f l u e n c i n gf a c t o r s0 1 1 i ta i ba t s oa n a l y z e di nc f b k e yw o r d s ：c e n t r i f u g a lf l u i d i z e db e d ，s u p e r - g r a v i t yf i e l d , g a s s o l i df l u i d i z a t i o n ， p a r t i c l ea g g l o m e r a t i o n , p a r t i c l ed r y i n g i i l 四川大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 气固流态化概述 流态化是依靠流体流动的作用使固体颗粒悬浮在流体中或随流体一起流动 的过程。进行流态化操作的设备很多，其中可以发生化学反应，如各种流化床 反应器；也可以进行某种物理过程，如流化床干燥器等。典型的传统流化床如 图1 1 所示，在风机的作用下流体向上流过堆积在容器中的固体颗粒层，当向上 运动的流体对固体颗粒所产生的曳力等于颗粒重力时，床层开始流化，从而使 得固体具有流体的性质，这就产生了流态化现象。其中，容器、固体颗粒层、 分布板及风机( 或泵) 是构成传统流化床反应器不可或缺的基本构件。图中其 他构件是否选用取决于具体的实际需要。例如，当固体颗粒粒度分布较宽或操 作气速较高时，就需要使用旋风分离器收集被流体带出床层的颗粒。旋风分离 器可以放在床外( 外旋风) ，也可以放在床内( 内旋风) 。如颗粒夹带较多或夹带 卸料管 图1 - i 典型的传统重力流化床 一l 一 四l l 大学珂i 士学位论文 颗粒粒度分布较宽时，可能需要多级旋风分离器来分离。有时旋风分离器也可 以用其他气固分离器来代替。经旋风分离器或其他气固分离器回收的颗粒，常 通过返料管返回流化床。当反应具有较大的反应热或生成热时，可以采用换热 管或夹套换热器对床层进行加热或冷却。如果用流化床进行造粒或干燥操作， 就必然要有螺旋加料器或液体喷嘴。不同应用背景下一般采用不同的流化床结 构【l 】o 1 1 1 传统气固流态化主要优点 近五十年来，传统重力场条件下气固流态化技术的基础研究和应用开发取 得了显著的成就，基于该技术发展起来的气固流化床设备在工业生产中显示出 如下主要优点i l l ： ( 1 ) 由于颗粒在分散状态下与气体接触，气固接触面积( 相界面积) 很大， 可高到3 2 8 0 1 6 4 0 0 m 2 m 3 i i 】 极其有利于气固传质传热过程和非均相化学反应的 进行。 ( 2 ) 由于颗粒在床内混合激烈，使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致，颗 粒与气体之间的传热、传质速率很高，气固混合物与内浸换热表面之间传热系 数可到2 0 0 - - 4 0 0 w m 2 k 。床层热容量大，热稳定性高，易于实现有效的温度控 制，有利于强放热反应的等温操作。 ( 3 ) 由于流化床内的颗粒群有类似流体的性质，易于实现颗粒物料大量地从 装置中连续或间歇移出、弓j 入，并可以在两个流化床阊循环。这使得一些反应一 再生、吸热。放热、正反应逆反应等反应耦合过程和反应分离耦合过程得以实 现，适用于反应过程中易失活催化剂需要及时再生或需要颗粒将大量热量补入 或取出反应器的操作。 ( 4 ) 由于气固体系中空隙率的变化可以引起颗粒曳力系数的大幅度变化， 以致在很宽的范围内均能形成较浓密的床层，所以流态化技术的操作弹性范围 宽，单位设备生产能力大，设备结构简单、造价低，符合现代化大生产的需要【1 1 。 正因为有以上显著的优点，气固流态化作为一种高效的气固接触技术，已 经渗透到国民经济的许多部门，在石油、化工、能源、生化、机械、原子能、 材料、环保、食品、制药等领域得到了广泛的应用。 2 一 四川大学硕士学位论文 1 1 2 传统气固流态化主要应用领域 f 1 ) 应用于物理操作 流化状态下的固体颗粒具有液体的特性。可应用于颗粒的管道输送；也成 功地应用于多种固体物料的干燥、有机气体的吸附分离等传质过程：应用于废 热回收的热交换技术，金属零件热处理的高温粒子炉技术等热过程；应用于细 粉的混合、矿物和煤矸石的分选，超细粉体的粉碎、研磨、颗粒表面涂敷包裹 以制备缓释农药、缓释肥料和核燃料小球等机械过程；应用于升华物料( 如萘、 苯酐等) 的凝聚和尿素造粒等发生相变的过程等。 应用于矿物资源的综合利用 成功地应用于铁矿石的直接还原、贫铁矿的磁化焙烧、氟化焙烧( 如u f 4 和u f 6 的制备) 、有色金属的氯化、矿物及焙砂的流态化浸取和浸取液从矿物表 面及孔隙中的洗涤、明矾石的综合利用、焙烧硫铁矿生产s 0 2 和焙烧氢氧化铝、 生产氧化铝等工业过程。 ( 3 ) 煤的燃烧与转化中的应用 工业实践已证明煤的流化燃烧技术的高效率和低污染特性。该技术正处于 鼓泡流化床锅炉向新型、高效、清洁的循环流化床锅炉过渡的过程中，加压流 化燃煤技术也处在工业化的过程。其他如煤的流态化干馏、气化，煤的气一液一 圃三相反应器交接加氢液化，粉状页岩的干馏等，都是重要的流态化能源转化 技术。 ( 4 ) 有机合成工业中的应用 在高分子三大合成材料塑料、纤维、橡胶的生产中，许多重要单体的合成， 如丙烯腈、丁二烯、氯乙烯、醋酸乙烯、三聚氰胺等都采用了流化床催化反应 器；许多重要基本有机化合物如苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、苯胺、甲醇氧化 制甲醛以及百菌清等多种农药的生产也用到流化床催化反应器。此外，近年来 流化床气相聚合技术应用于聚乙烯、聚丙烯和乙雨共聚物的生产，并且取得了 极大的成功。 ( 勋石油加工工业中的应用 催化裂化流化床反应器作为工业化最早的流态化反应一再生系统，近年来该 技术不断完善，2 0 世纪6 0 年代开发成功的提升管反应器把流态化技术的应用推 四川大学硕士学位论文 到一个新的技术高度。用下行管超短接触进行催化裂化、同时用提升管进行再 生的新一代催化裂化流化床反器的开发也取得了决定性的进展。此外，如石脑 油气相临氢重整、处理重油的流化焦化、砂子炉裂解和以多产烯烃为目的的催 化裂解技术都是流态化过程的典型应用。 ( 6 ) 材料工业中的应用 流化床技术已应用于石灰、水泥、陶粒、膨胀砂、多晶硅、有机硅等工业 产品的生产。 ( 7 ) 生化工程中的应用 随着生化技术发展，流态化反应装置在这一领域也得到了越来越广泛的应 用，如发酵技术、植物细胞和动物细胞培养、单细胞蛋白的生产、生化法有机 废水的处理、生化法金属浸取等，都是很有发展前景的工业过程。 ( 8 ) 环境工程中的应用 流态化技术已开始在环境工程领域得到应用，如采用多层流化吸附装置回 收环境中的低浓度有机物质，流态化电极处理含重金属废水以回收重金属，流 化焚烧炉处理工业废气、废液、废渣及城市垃圾等，都是在技术上有竞争能力 的工业过程1 1 1 。 1 , 1 3 传统气固流态化主要不足 然而，在实际生产应用过程中，流化床设备也有自身的不足。除了颗粒激 烈混合导致的停留时间不均、颗粒碰撞导致的颗粒破碎以及内构件磨损等固有 缺陷外，传统气固流化床受重力场限制所表现出来的主要问题有： ( 1 ) 在传统气固流化床中，当气体速度超过颗粒的临界流化速度后，颗粒的 流化通常表现为聚式流态化，大颗粒的腾涌、小颗粒的夹带、粘结、大气泡的 存在造成气体短路，从而导致气固分布不均，大大降低了系统内的传质、传热 效率和化学反应速率等。 ( 2 ) 受重力场的控制，传统流化床内中气固两相的相对速度有限，过高的操 作气速将导致床层被吹空，这使得要在传统流化床中实现高强度的传质传热过 程变得非常困难。虽然采用高速操作的快速流态化技术可以增强气固之间的相 互作用，但由于快速流化床内气固两相接触时问极短，故只适用于瞬态传递和 一4 四川大学硕士学位论文 反应过程，而且由于快速流化床内颗粒浓度很低，设备单位体积的传热传质能 力随之下降。 ( 3 ) 近年来，随着超细粉体技术的发展，g e l d a r tc 类颗粒或超细颗粒的流 态化加工过程及其装备开发成为科技界和工业界的关注热点【2 】。但这类颗粒粘附 性强重力场条件下气同之间的作用力不足以破坏颗粒聚团，因而流化时很容 易形成稳定沟流，难以甚至根本无法实现流态化操作。 相对于传统重力流化床在上述几个方面的不足，上世纪6 0 年代初前苏联学 者h h f e m , n e p ) m 提出了离心流化床概念口】。 图1 - 2 离心流化床 1 2 离心流化床的应用研究及进展 1 2 1 离心流态化的特点 离心流态化是相对于传统重力流态化的一种新型气一固接触技术，如图i 2 所示：固体物料随开孔的转鼓以一定的转速旋转，由于受离心力的作用，物料 即均匀地分布在转鼓内壁上，形成环状固定床。当气体以一定的速度沿垂直予 转鼓轴线方向穿入转鼓中时，床层物料受到与离心力方向相反的气体作用力； 当气速提高到一定数值时，气体作用力与离心力达到平衡；再略增大气速，床 层物料就开始松动：此后再增大气速，床层物料就悬浮在气流中产生流态化现 象。 由于该技术可通过调节离心力使颗粒在理想的气速下进行流化操作，因而 比之于传统流化床，该技术具有许多独特的优势【4 l ： ( 1 ) 由于重力场强度和流化气速可调，操作弹性较大，其操作范围比传统流 四川大学硕士学位论文 化床宽广得多，可将流化速度控制在鼓泡速度之下操作，从而获得良好的流化 质量。 ( 2 ) 由于颗粒在离心力场条件下有效重力增加，因而流化时气圊之间的相 互作用力大为增强，这不仅使其传质传热速率远高于传统流化床，而且可以节 省能源。 ( 3 ) 在离心力场中，由于颗粒流化时气固之间相互作用力大大增强，有助 于限制或减小气泡的生成、颗粒的聚团倾向和阻止颗粒的扬析，促进聚式流态 化向散式化的转变，从而改善颗粒尤其是超细颗粒的流化质量。 ( 4 ) 比之于传统的重力流化床，离心流化床空间布置灵活并能够在重力场 外( 太空) 和晃动条件下操作，其表面积较小、结构紧凑。 由于离心流化床的上述特点，所以该技术一提出，人们即认识到了它潜在 的广阔应用前景，在该技术的应用研究上进行了丈量的工作。 1 2 2 传质传热研究 在离心流化床内，气体和颗粒受到的离心加速度往往是重力加速度的几十 甚至上百倍，流化过程中气固之间盼相互作用远高于传统重力流化床，因此表 现出很高的传质传热速率。目前多数研究主要集中于不间物料干燥过程的应用 包括干燥过程中的传质传热速率等的研究，重点是通过测定床温和进出口气流 的温度与湿度，获得传热n u 数和传质s h 数的关联式 s , 1 2 3 ” 。 1 9 6 6 年，前苏联学者hhf e , m b r l c p h hc ta 1 用硅胶吸附水分的实验关联了 传质系数与雷诺数r e 的关系式： 1 一 ! b = 1 8 x 1 0 “( r e ! 鱼) 1 u 3 ( 1 - 1 ) 岛 适用范围：，= 0 2 0 7 ，r e = 9 4 0 ，= 0 3 9 6 一o 4 1 2 ，a r = 7 1 0 6 0 0 0 ， 其中，b = 坼d o ，为颗粒内部排出水分总速率，d ，为颗粒直径，d o 为 颗粒内部水分的扩散系数；u = ( r e r e o ) ( r e 口一r e ：) ； r ：= a r ( 1 4 0 0 + 5 2 2 4 a r ) ，r e 。= a r ( 1 8 + o 6 1 4 a ) ，修正的阿基米德 准数爿r = f cr a r ，离心因子凡= 山2 r g ，a ，= d ；丹( n p r ) g ；，只、户r 分 四川i 大学硕士学位论文 别为颗粒密度和流体密度，p ，为粘度a 西德的a l s t e t t e r l z 2 1 采用传递单元数模型( n t u ) 研究低密度小颗粒湿物料与 热空气间的传热特性，推导出关联式如下： ( 。一r 。) = ( 一f 。) e x p - n t u 】 ( 1 - 2 ) 其中，、o 。分别为进、出口气体温度；f 。为床层物料温度； j v 形= 利，( c 。) ，瑾为传热系数，a p 为物料总的干燥面积，c 。为气体定压 比热，畋为质量流量。 b o r o d u l y ae ta 1 【2 3 1 研究了物料在离心流化床中的传质特性，得到了传质的 努塞尔准数m 。与霄诺数r e 等的关系式： 忖差= o 恻酽”盯5 m s ， 式中，氐= 鱼 ，占，：上r 甜r ，、分别为床层内、外表面半径； 一，f 叱 g 为空隙率；k e 为气固传质系数；见。为分子扩散系数；p r 为普朗特准数， p r = c 。所乃，力为气体导热系数，f 。为气体定压比热；日为床层高度。 阎红、王维等2 5 1 对离心流化床干燥器进行传热性能研究时，采用玻璃珠等 粒径在0 8 r a m 以上的八种不同的物料，在不同的操作条件下进行实验，回归得 到努塞尔准数m ( n u = a d ，) 关联式 n u = 3 4 7 5 1 0 。3r e “3f c o 2 9 ( 驯d ，) “2 2 ( 1 - 4 ) 实验范围：3 0 r e 3 0 0 ，3 4 茎f c 9 5 ，它与实验值比较，平均偏差为 8 9 ，吻合较好。 郝英立、施明恒口6 】使用玻璃细珠、黄砂和氧化铝球在不同的操作条件下进 行了离心流化床气固两相间传热特性的实验研究，得到的离心流化床中气固传 热系数的准则方程为 n u = 0 0 1 r e l ”p r l 7 3 ( 驯d 。) 。0 ”( r o a ) 2 g ) “3 5 ( 1 5 ) 四川大学硕士学位论文 适用范围：5 4 7 r e s3 5 3 ，n = 3 0 0 5 0 0 r p m 。 郝英立、施明恒1 2 7 1 在不同操作条件下对离心流化床干燥器中不同湿含量的 黄砂的干燥过程进行了间歇实验研究。测定了气流入口、出口和床层温度以及 物料湿含量随时间的变化，获得了离心流化床干燥过程中传热和传质准则方程 分别为 n u = 0 0 4 r e l ”p r 帕f c “”( h d 。) “4 2 ( 1 - 6 ) s h = 0 0 4 r e l 。4 3s c v 3 f c “”( n d 。) 4 4 2( 1 - 7 ) 式中，鼢为舍伍德数，s h = t d ，d 。口；s c 为施密特数，s c = ，( p l d a 8 ) ， r e = 6 5 4 2 0 ，f c = 1 0 0 8 2 8 0 0 范围内适用。 王维、阎红等1 川以黄豆、绿豆等1 0 种颗粒物料为研究对象，分析了床层厚 度、粒径、转鼓转速、气体流速、物料特性等因素对离心流化床干燥器传质特 性的影响，得到了离心流化床干燥器传质的准数关联式 s h = o 0 0 0 1 5 7 r e l ”f c o ”n b 4 ”( 1 - 8 ) 式中：册为离心流化床准数，n b = n d 。，1 4 n b 7 ，5 2 r e 5 2 5 ， 1 0 f c 固体 料 卜 ( a ) 单层- 无挡板 固体 特辩 _ ( b ) 单层- 环形挡板 ( d ) 多层- 溢流管型 i 酣 气体 匕= 仁 ( c ) 单层螺旋挡板 图i - 3 离心流化床结构 一1 5 一 ( e ) 多层溢流板型 四川大学硕士学位论文 转鼓最外层窄的出料口排出；图( e ) 为连续进料的多层溢流板型床层结构示意 图，与图( d ) 的主要区别是：物料首先在转鼓的最内层流化，当物料超过最内层 边缘时，在离1 1 , 力的作用下沿着板进入第二层流化，依次进行下去，转鼓的最 外层有一导管与中空的旋转轴相连，最终物料在气流曳力的作用下随气体沿中 空的旋转轴一起排出。 在设计时还应注意以下几个问题： 转鼓气体分布板设计； 主轴及传动结构； 颗粒物料进料和排料出口结构； 密封结构设计； 设备的抗热冲击、部件隔热、加压和真空操作设计； 设备操作连续化、检修及清洗问题； 设备的操作控制设计。 目前国外已经有离心干燥机定型产品面市，德国k r a u s s m a f f e i 公司在1 9 8 6 已生产出离心流化床干燥器鹋产品，干燥时闻一般为1 5 2 0 s ，生产能力可高迭 2 0 吨，j 、时米2 比传统流化床高3 0 - 4 0 倍，并成功地应用于塑料、洗涤剂、药 品、食品以及细粒结晶等产品的干燥；近年又特别针对制药、食品及精细化工 等行业推出了离心脱水干燥一体机。我国主要是用于干燥实验研究的小型简易 实验设备，尚无工业用离心干燥机定型产品面市。因此，离一1 1 , 流化床的开发设 计，有着广阔的应用前景。 1 4 应用领域展望 1 4 1 医药、食品行业热敏性物质的快速干燥 离，1 1 , 流态化技术比之于传统流态化技术的最大优势是具有快速干燥能力， 但在生产摁模和操作连续化方面不如传统流化床，因此离心流态化技术应用于 气固体系最有前景的是对干燥时间和强度有严格要求的高附加值产品的干燥。 另一方面，虽然国内对于离一1 1 , 流态化干燥中的传质传热过程进行了理论和实验 研究工作，但在这些研究中尚未有人从生产实际出发考虑工业设备的结构问题， 商业化离，i l , 流化床干燥机在国内还属空白。因此，针对特定领域、以设备开发 四川大学硕士学位论文 为目标进行必要的操作工艺研究和装备结构研究，可望尽快取得创新性成果。 1 4 2 煤的液化 利用煤的间接或直接加氢可以使煤转化为液态烃。这一转化过程通常是在 高温和高压下进行。为了最大程度地取得液体产物，氢的接触时间必须小于1 秒，而煤亦需尽快加热到反应温度并在该温度下维持数秒钟，所得产物宣迅速 冷却以避免液体产物的进步裂解，传统重力流化床难以胜任这一过程，由于 离心流化床存在着相当高的离心力场，因此可以使用较大的气体速度，并由此 导致较商的传热系数和传壤系数。这样一来，短的接触时闯以及使用较细粉煤 等要求亦易于实现【悖】。目前仅见国外报道，该项研究作为高新技术研究，可在 实验机内进行相关实验工作，一旦取得实效，将是创新成果，在能源应用领域 将产生历史性的革命，有着非常重要的市场价值。 1 a 3 起纽粉体( g e i d a r tc 类颗粒) 的流化 超细粉流态化具有重要的经济价值和技术价值，因此目前国内外都在积极 开展超细粉流态化技术的研究，采用了表面改性、增加添加剂、外加声场、高 压操作等方法，但效果有限。采用超重力技术流化超细粉的研究目前仅见国外 报道，且取得了良好的效果。该项研究主要作为高新技术研究，可在干燥实验 机内进行相关实验工作，一旦取得实效，将是创新成果，有重要的市场价值。 1 s 课题的提出和主要研究内容 离心流态化作为一项超重力气固传递过程的新技术，在化工、生物、制药、 食品、材料、环保等领域拥有广阔的市场前景。然而作为一种新的流态化体系， 目前对它的认识还主要局限于应用中表现出来的良好效果，对离心场流态化这 一新的气固接触体系的动力学行为、离心流化床内高效率传质传热现象的内在 机理以及离心场促进g e l d a r t c 颗粒流化的相关机理的认识还十分有限，国内气 一固流态化技术装备的开发上尚处于起步阶段。因此无论是从建立离心场气固流 态化理论体系的角度出发，还是从离心流化床这一新技术的应用及其装备开发 的需求出发，研究离心流化床中颗粒的流化行为和气固两相作用机理都是极其 四川大学硕士学位论文 必要的