粉体力学精品课件

1、第1页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二粉体力学1第2页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二循环流化床第3页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二5.4流态化技术的应用二、流化床的燃烧 1)保持很厚的灼热料层，相当于一个很大的蓄热池，新煤(约5%)加入后很快与灼热的炉料混合，迅速达到着火温度具有极好的着火条件 2)颗粒与气流相对速度较大，扰动强烈，混合较完善，燃烧温度低燃烧好 3) 上部始终有过剩氧存在，无明显还原区 4) 料层高度对上层烟气成分无明显影响 5) NOx生成减少，可以加入石灰石脱硫第4页，共30页，2022年，5月20日，8

2、点33分，星期二第5页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二流 化 干 燥 在化工生产中，一些固体产品或半成品可能含有大量的湿分，将湿分从物料中去除的过程，称为除湿。1 固体除湿方法机械除湿。物料湿分较多时，可先用离心过滤等机械分离方法以除去大量的湿分； 吸附除湿。用某种平衡水汽分压很低的干燥剂（如CaCl2、硅胶等）与湿物料并存，使物料中的湿分相继经气相而转入干燥剂内； 供热除湿(干燥)。用热空气或其它高温气体为介质，使之流过物料表面，介质向物料供热并带走汽化的湿分，此种除湿方法常称为对流干燥，是我们这里讨论的主要内容。第6页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星

3、期二干 燥 的 分 类按操作压力分常压干燥真空干燥。适于处理热敏性及易氧化的物料，或要求成品中含湿量低的场合。按操作方式分连续式。生产能力大、产品质量均匀、热效率高、劳动条件好。间歇式。适于处理小批量、多品种、干燥时间长的物料。第7页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二干燥的分类（续） 根据供热方式不同，干燥可分为传导干燥（间接加热干燥）。热能通过壁面以传导方式加热物料。对流干燥（直接加热干燥）。干燥介质与湿物料直接接触，并以对流方式加热湿物料。辐射干燥。热能以电磁波的形式辐射到湿物料表面。介电加热干燥。将湿物料置于高频电场内，使其被加热。 这里主要讨论对流干燥，干燥介质是热

4、空气，除去的湿分是水分。第8页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二对流干燥流程及特点流程：第9页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二1. 传热、传质同时进行，传递方向相反。传热传质方向从气相到固体从固体到气相推动力温度差水汽分压差2. 干燥过程进行的必要条件湿物料表面水汽压力大于干燥介质水汽分压； 干燥介质将汽化的水汽及时带走。 特 点第10页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二 干燥过程的物料衡算计算内容：水分蒸发量W，kg/s，即从物料中除去的水分量，也即空气吸收的水分量；空气消耗量，包括绝干空气消耗量L，kg/s、单位空气消耗量l，

5、kg绝干气/kg水分;和新鲜（原湿）空气消耗量L，kg/s；干燥产品的流量，包括绝干物料流量G，kg/s和湿物料流量G2,kg/s。第11页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二干燥设备(器)对干燥器的基本要求：保证干燥产品的质量要求，如含水量、强度、形状 等；要求干燥速率快，干燥时间短，以减少干燥器尺 寸，降低能耗，经济合理；干燥器热效率高；干燥系统的流体阻力要小；操作控制方便。 第12页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二流化床干燥器(沸腾床干燥器) 在流化床干燥器中，颗粒在热气流中上下翻动，彼此碰撞和混合，气、固间进行传热、传质，以达到干燥目的。湿物料由

6、床层的一侧加入，由另一侧导出。热气流由下方通过多孔分布板均匀地吹入床层，进行干燥过程后，由顶部导出，经旋风分离器回收其中夹带的粉尘后排出。 可进行间歇操作，但大多数是连续操作，当蒸发表面水分时，停留时间约为0.5分，如果水分干燥包括内部扩散时，停留时间约为1530分，由于床层中颗粒的不规则运动，引起返混和“短路”现象。在多层流化床中，湿物料逐层下落自最下层连续排出。在卧式多室流化床中设有若干块纵向档板，挡板与分布板之间有间距，物料可逐室通过，不致完全混合。各室的气体温度和流量也可以分别调节，有利于热量的充分利用，也可适应湿物料对气温的要求。一般在最后一室吹入冷风，使产品冷却后便于包装和贮藏。

7、第13页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二第14页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二第15页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二流化床干燥器的优点是：与其他干燥器相比，传热、传质速率高。这是因为单位体积内的接触表面积大；颗粒间充分的搅混几乎消除了表面上静止的气膜，使两相间密切接触，传质系数大大增加；由于传递速率高，气体离开床层时几乎等于或略高于床层温度，因而热效率高；由于气体可迅速降温，所以与其它干燥器相比，可采用更高的气体入口温度；停留时间少，这特别有利于热敏性物料。若需较长的干燥时间，则可采用多级或多室干燥器；设备简单，无运动部件，

8、成本费用低；操作控制容易。 第16页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二缺点是：适宜于流化干燥物料是有限的。对要求降速阶段干燥时间长的物料，虽可采用多级式或多室式，但仍因“短路”和返混现象的存在，影响产品的质量。对某些泥浆状的湿粉粒物料，尾气带走的粉尘损失太大。对粒径分布太宽的物料不可能找出适宜的气速。当大/小粒径比超过8时，就不可避免的发生沉积或气体夹带。气体通过分布板及旋风分离器的压强降都很大，所以动力消耗很大，操作费用高，这可能大大抵消了设备成本节约。 第17页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二三、 气力输送 (Pneumatic transport

9、) 气力输送：在密闭的管道中借用气体(最常用的是空气)动力使固体颗粒悬浮并进行输送。输送对象：从微米量级的粉体到数毫米大小的颗粒。优点：效率高；全密闭式的输送既可保证产品质量、又可避免粉体对环境的污染；容易实现管网化和自动化；可在输送过程中同步进行气固两相的物理和化学加工(颗粒干燥、表面包裹、气固反应等)。缺点：能耗高，设计和操作不当易使颗粒过度碰撞而磨蚀、破碎，同时造成管道和设备的磨损。 5.4 流态化技术的应用第18页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二第19页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二第20页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星

10、期二气源颗粒进料与加速段稳定输送段气固分离装置 供料装置(各种装料漏斗、喷射注入式及叶轮旋转式供料器等)； 气流输送管道系统(包括管道、各种联接头、阀门、管道转换器、弯管头等)；分离装置与分选装置(包括各种结构类型的分离与分选设备、徘料器、贮科仓等)；风机。（1）气力输送颗粒-流体两相流流动特性与流型图 第21页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二垂直气力输送管内流型 （2）气力输送颗粒-流体两相流流动特性与流型图 颗粒-流体两相的流体动力学特征常表现为流型转变垂直气力输送 影响参数：气体流速敏感参数：输送管内的压降系统动力消耗评价指标用来表征流型稀相输送与密相输送 均相垂直

11、气力输送流型图 压降最低曲线 密相区稀相区“哽噎”速度 轻微团聚 聚团 节涌 第22页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二 输送中重力的作用方向与流动方向垂直，使颗粒保持悬浮的不再是曳力、而是水平流动的气流对颗粒产生的升力，因此管内流型（主要是密相）也有所不同。 气力输送颗粒-流体两相流流动特性与流型图 水平气力输送 水平气力输送管内流型 均匀稀相 颗粒堆积 “沉寂”速度 “沙丘”流 水平“拴塞” 水平气力输送流型图 “沉寂”速度 第23页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二气力输送颗粒-流体两相流流动特性与流型图 气力输送装置的压降包括输送段压降、除尘装置

12、压降和系统内各管件、阀件压降。pf 气体与管壁的摩擦损失pa 颗粒加速所需的惯性压降pr 使颗粒悬浮并上升的重力压降pi 颗粒自身及与管壁的碰撞与摩擦压降直管输送段压降 p第24页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二（3）气力输送的类型及装置 稀相输送（m 15） 负压体系：一般为稀相输送 第25页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二气力输送的类型及装置 正压体系：低压：100 kPa；中压：300 kPa；高压：1000 kPa 第26页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二气力输送的类型及装置 组合体系：第27页，共30页，2022年，5月20日，8点33分，星期二气力输送的类型及装置 气力输送系统风机的选用风机特性曲线与流型图上的压降特性曲线适配。如图，加料量为 G1 时，风机 II 和风机 I 均能满足稀相输送的操作条件。加料量增加到 G2 时，风机 I 已不能满足稀相输送的条件。加料量增加到 G3 时，两台风机都不能满足稀相输送的条件。风机特性曲线越陡峭（如正位移式风机），在稀相输送区操作范围内颗粒加料量的调节余地越大。 第28