《食品工程原理》课件 第三章 以动量传递为特征的混合单元操作

第三章

以动量传递为特征的混合单元操作1本章重点：（1）混合的机理（2）固体流态化的基本概念、流化床的主要特征及操作特性。本章难点：固体流态化技术及固体颗粒的气力输送等工业过程。2第一节

搅拌一、混合的理论1.定义混合的均匀度指一种或几种组分的浓度或其它物理量的均匀性。2.指标

分离强度：相邻团块间可分散参量的差异

分离尺度：高浓度或低浓度区域体积的大小3第一节

搅拌二、混合的机理对流混合：对互不相容组分的混合分子扩散混合剪力混合4⒈固定床阶段：

空床气速（表观速度）u低；实际流速um＜沉降速度ut；颗粒静止不动，床层高度不变一、固体流态化现象流体流速不同，现象不同5⒉流化床阶段：

表观速度u↑

→曳力＞重力，床层开始流化→床层空隙率ε↑；实际流速um=颗粒沉降速度ut时，颗粒悬浮于流体中，形成流化床；颗粒彼此脱离，做不规则运动，但不脱离床层，床层有明显上界面。流化床存在的基础是大量颗粒的群居。群居的大量颗粒通过床层的膨胀调整空隙率，从而在一个相当宽的气速范围内悬浮于气流之中，这是流化床能够存在的物理基础。6⒊输送床阶段：

实际速度um＞颗粒沉降速度ut，颗粒被带出

─气力输送阶段7二、流化床的流化类型⒈散式流态化（Particulatefluidization）特征：颗粒分散均匀，随流速增加床层均匀膨胀，床内空隙率均匀增加，床层上界面平稳，压降稳定、波动很小。一般流-固两相密度差较小的体系呈现散式流态化特征，如液-固流化床。8⒉聚式流态化（Aggregativefluidization）：特征：ρs＞＞ρ，形成气泡，长大并破裂，床层波动剧烈，膨胀程度不大，上界面起伏不定。气泡相、乳化相稀相区、浓相区鼓泡流态化一般出现在流-固两相密度差较大的体系，如气-固流化床。9三、流化床的主要特性⒈类似于流体的特性：轻物浮起床面呈水平压强符合流体静力学流动性连通床面趋于水平10⒉固体颗粒剧烈运动与迅速混合：⒊强烈的碰撞与摩擦：

固体颗粒上升，必有等量颗粒下降，使颗粒均匀混合，但导致停留时间不均，固体产品的质量不均

颗粒之间、颗粒与器壁之间的碰撞磨损严重，生成的细粉易被气体带出，加大了损失量11⒋气流的不均匀分布与气固床层的不均匀接触

—聚式流化床的不正常操作沟流：

床层中出现气沟；床层部分流化，部分形成“死床”；气体与颗粒不能良好接触，工艺过程严重恶化；流化部分空隙率大，床层压降较正常时低12①粒径：颗粒直径小，易内聚成较大粒团；②粒子的形状与密度：球型度ψ↑，密度ρs↑→易发生沟流；③粒子的湿度：湿度↑→颗粒易粘结→易发生沟流；④流体分布板设计不完善，或升气孔太少。影响沟流程度的主要因素：13节涌（腾涌，lugging）：

气泡汇合占满床层，床层波动，压降波动；床层稳定性下降，磨损严重。14①颗粒粒径大，颗粒、流体密度差大；

②流体空床气速大，分布板开孔大易形成大气泡；

③床层高径比过大。注：节涌与沟流都会使气—固两相接触不充分、不均匀、流化质量不高，使传热、传质和化学反应效率下降。引起节涌的原因：15三、流态化的工业应用（自学）1、干燥2、气力输送3、反应4、锅炉16172、气力输送181920

1942年美国成功地将流态化技术应用到石油加工工业的催化反应上，使催化