T5- 纳米颗粒流态化.doc

纳米颗粒流态化一实验目的流化床反应器的重要特征是细颗粒催化剂在上升气流作用下作悬浮运动，固体颗粒剧烈地上下翻动。这种运动形式使床层内流体与颗粒充分搅动混和，避免了固定床反应器中的“热点”现象，床层温度分布均匀。然而，床层流化状态与气泡现象对反应影响很大，尽管有气泡模型与两相模型的建立，但设计中仍以经验方法为主。本实验旨在观察和分析流化床的操作状态，目的如下 (1) 观察流化床反应器中的流态化过程；(2) 掌握流化床压降的测定并绘制压降与气速的关系图；(3) 计算临界流化速度及最大流化速度并与实验结果作比较。二实验原理(1) 流态化现象气体通过Geldart A类颗颗粒床层的压降与气速的关系如图1所示。当流体流速很小时，固体颗粒在床层中固定不动。在双对数坐标纸上床层压降与流速成正比，如图AB段所示。此时为固定床阶段。当气速略大于B点之后，因为颗粒变为疏松状态排列而使压降略有下降。图5.1 Geldart A类颗粒气体流化床的DP与u关系图该点以后，流体速度继续增加，床层压降保持不变，床层高度逐渐增加，固体颗粒悬浮在流体中并随气体运动而上下翻滚，此为流化床阶段，称为流态化现象。开始流化的最小气速称为临界流化速度umf。当流体速率更高时，如超过图中的E点时，整个床层将被流体所带走，颗粒在流体中形成悬浮状态的稀相，并与流体一起从床层吹出，床层处于气流输送阶段。E点之后正常的流化状态被破坏，压降迅速降低，与E点相应的流速称为最大流化速度ut。(2) 临界流化速度umf临界流化速度可以通过DP与u关系进行测定，也可以用公式计算，常用的经验计算式有：通过经验式计算常有一定偏差，在条件满足的情况下，常常通过实验直接测定颗粒的临界流化速度。（3） 最大流化速度ut最大流化速度ut亦称颗粒带出速度，理论上应等于颗粒的沉降速度。按不同情况可用下式计算： , Rep 0.4 0.4 Rep 500其中，三实验装置及流程流态化实验装置由以下三个部分组成：（1）供气系统，包括空气压缩机、空气干燥器、除油器、流量计及阀门；（2）流化床，包括分布板、床体（有机玻璃）、法兰等；（3）压力测量系统，包括压力传感器（气固）和数据采集。实验用的固体物料是不同粒度的纳米颗粒，气体用空气。由空气压缩机来的空气，经稳压阀稳压后，由转子流量计调节计量。随后可通入装有固体颗粒的流化床反应器。气体经分布板吹入床层，从反应器上部引出后放空。床层压力降可通过U型压差计测得。注意事项1、 注意风量的调节，以免将颗粒吹出； 2、注意U型压差计中的水被冲出。3、床层不能太高，分布板要清洗，以免堵塞。数据采集压力传感器感流化床干燥器空压机 除油器看空图5.2 流态化实验装置示意图四、实验步骤及方法实验步骤：1）检查流化床的气密性，压力测量系统是否正常；2）将实验物料装入流化床；3）将压缩机的压力阀调到最小位置，开压缩机；4）调节流量计从小到大，记录压力降和床高度；5）回调流量计从大到小，记录压力降和床高度；6）关压缩机、总电源。五、实验数据处理1、 记录不同条件下的压降与气体流量的变化值，在双对数坐标纸上进行标绘；表5.1空床无震动时流态化数据空气流量Q(m3/h)流速u/（m/s）压降/Palgu P1/mmH20 P2/mmH20P/mmH20P/kPalgP0.060.013 -1.877 520053501501.4700.1670.080.018 -1.752 516853611931.8910.2770.10.022 -1.656 515253752232.1850.3390.120.027 -1.576 514153902942.8810.4600.140.031 -1.509 516053652052.0090.303 0.160.036 -1.451 516553692041.9990.3010.180.039 -1.400 516253702082.0380.3090.20.044 -1.354 515853752172.1260.3280.240.053 -1.275 513954002612.5570.4080.280.063 -1.208 511154283173.1060.492 0.320.071 -1.150 507254603883.8020.580 0.360.080 -1.099 504255024604.508 0.654 0.40.090 -1.053 502555244994.890 0.681空床无震动Pu双对数图表5.2有物料无振动时流态化数据压降/Pa空气流量Q/ (m3/h)空气流速u/（m/s） P1/ P2/P/P/lgPH/cm lgHlgummH20mmH20mmH20kPa0.060.013-1.877517553651901.862 0.270 6.7 0.826 0.080.018-1.752513753982612.558 0.408 6.8 0.833 0.10.023-1.656513254002682.626 0.419 6.9 0.839 0.120.027-1.576512054082882.822 0.451 6.9 0.839 0.140.032-1.509513853902522.470 0.393 7.0 0.845 0.160.036-1.451514153822412.362 0.373 7.0 0.845 0.180.04-1.4514053902502.450 0.389 7.1 0.851 0.20.044-1.354513054012712.656 0.424 7.1 0.851 0.240.053-1.275511554193042.979 0.474 7.2 0.857 0.280.061-1.208508254483663.587 0.555 7.2 0.857 0.320.071-1.15506254634013.930 0.594 7.3 0.863 0.360.079-1.099502555184934.831 0.684 7.3 0.863 0.40.088-1.053500455485445.331 0.727 7.4 0.869 有物料无震动时Pu双对数图有物料无震动时Hu双对数图表5.3空床有振动时（15Hz）流态化数据压降/Pa空气流量 Q/ (m3/h)空气流速u/（m/s）P1/ P2/P/P/lgummH20mmH20mmH20kPalgP0.060.013-1.877519553401451.421 0.153 0.080.018-1.752512553512262.215 0.345 0.10.022-1.656516553601951.911 0.281 0.120.027-1.576516853611931.891 0.277 0.140.032-1.509517353581851.813 0.258 0.160.036-1.451518053511711.676 0.224 0.180.04-1.4517153581871.833 0.263 0.20.044-1.354516853621941.901 0.279 0.240.053-1.275514053922522.470 0.393 0.280.061-1.208510954203113.048 0.484 0.320.07-1.15502954414124.038 0.606 0.360.08-1.099505854804224.136 0.617 0.40.089-1.053503155094784.684 0.671 空床有振动时Pu双对数图（15Hz）表5.4有物料时流态化数据（15Hz）压降/Pa空气流量Q/ (m3/h)空气流速u/（m/s） P1/ P2/P/P/lgPH/cm lgHlgummH20mmH20mmH20kPa0.060.013-1.877520853261181.15640.063 6.80.833 0.080.018-1.752516253642021.97960.297 6.80.833 0.10.023-1.656513053822522.46960.393 6.80.833 0.120.027-1.576513853902522.46960.393 6.90.839 0.140.032-1.509514053852452.4010.380 6.90.839 0.160.036-1.451515053782282.23440.349 6.90.839 0.180.04-1.4515053782282.23440.349 6.90.839 0.20.044-1.354515053802302.2540.353 70.845 0.240.053-1.275513453942602.5480.406 70.845 0.280.061-1.208511054423323.25360.512 70.845 0.320.071-1.15507654603843.76320.576 7.10.851 0.360.079-1.099503655204844.74320.676 7.10.851 0.40.088-1.053502055325125.01760.700 7.50.875 有物料时Pu双对数图（15Hz）有物料时Hu双对数图（15Hz）表5.5空床有振动时流态化数据（30Hz）压降/Pa空气流量 Q/ (m3/h)空气流速u/（m/s）P1/ P2/P/P/lgummH20mmH20mmH20kPalgP0.060.013-1.87752205310900.882 -0.055 0.080.018-1.752519053301401.372 0.137 0.10.022-1.656517053541841.803 0.256 0.120.027-1.576515053261761.725 0.237 0.140.032-1.509516053702102.058 0.313 0.160.036-1.451517053541841.803 0.256 0.180.04-1.4517053501801.764 0.246 0.20.044-1.354517053581881.842 0.265 0.240.053-1.275515053702202.156 0.334 0.280.061-1.208513653902542.489 0.396 0.320.07-1.15511054203103.038 0.483 0.360.08-1.099507054653953.871 0.588 0.40.089-1.053504054904504.410 0.644 空床有振动时Pu双对数图（30Hz）表5.6有物料有振动时流态化数据（30Hz）压降/Pa空气流量 Q/ (m3/h)空气流速u/（m/s）P1/ P2/P/P/lgummH20mmH20mmH20kPalgPH/cm lgH0.060.013-1.877518053541741.705 0.232 70.845 0.080.018-1.752516053602001.960 0.292 6.80.833 0.10.022-1.656513853902522.470 0.393 6.80.833 0.120.027-1.576513054002702.646 0.423 7.50.875 0.140.032-1.509513554002652.597 0.414 7.50.875 0.160.036-1.451514053902502.450 0.389 7.50.875 0.180.04-1.4515053852352.303 0.362 7.40.869 0.20.044-1.354514053902502.450 0.389 70.845 0.240.053-1.275513054002702.646 0.423 7.50.875 0.280.061-1.208511054303203.136 0.496 80.903 0.320.07-1.15507054683983.900 0.591 80.903 0.360.08-1.099504054904504.410 0.644 8.50.929 0.40.089-1.053501055305205.096 0.707 9.50.978 有物料有振动时Pu双对数图（30Hz）有物料有振动时Hu双对数图（30Hz）表5.7空床有振动时流态化数据（45Hz）压降/Pa空气流量 Q/ (m3/h)空气流速u/（m/s）P1/ P2/P/P/lgummH20mmH20mmH20kPalgP0.060.013-1.877521253241121.098 0.040 0.080.018-1.752519553321371.343 0.128 0.10.022-1.656518153501691.656 0.219 0.120.027-1.576517553681931.891 0.277 0.140.032-1.509518253491671.637 0.214 0.160.036-1.451518053621821.784 0.251 0.180.04-1.4517853681901.862 0.270 0.20.044-1.354517553721971.931 0.286 0.240.053-1.275515853772192.146 0.332 0.280.061-1.208512954062772.715 0.434 0.320.07-1.15509354413483.410 0.533 0.360.08-1.099505854874294.204 0.624 0.40.089-1.053504055054654.557 0.659 空床有振动时Pu双对数图（45Hz）表5.8有物料有振动时流态化数据（45Hz）压降/Pa空气流量 Q/ (m3/h)空气流速u/（m/s）P1/ P2/P/P/lgummH20mmH20mmH20kPalgPH/cm lgH0.060.013-1.877518053451651.617 0.209 6.40.806 0.080.018-1.752516553762112.068 0.316 6.70.826 0.10.022-1.656513754032662.607 0.416 7.20.857 0.120.027-1.576513254112792.734 0.437 7.30.863 0.140.032-1.509514053952552.499 0.398 7.40.869 0.160.036-1