实验气固流化床反应器流化特性测定
实验-4 气固流化床反应器的流化特性测定
实验四 气固流化床反应器的流化特性测定一、 实验目的1. 观察了解气固流化床反应器中不同气速下固体粒子的流化状况，建立起对流态化过程的感性认识。
2. 了解和掌握临界流化速度U mf 和起始鼓泡速度U mb 的测量原理、方法和步骤，明确细粒子流化床的基本特性。
3. 通过对U mf 和U mb 的测定，进一步理解两相理论以及临界流化速度与起始鼓泡速度的区别。
二、实验原理1．在气固流化床反应器中，气体通过床层的压力降△P 与空床速度U 0之间的关系能够很好地描述床层的流化过程。
如图1所示：气体自下向上流过床层。
当气速很小时，气体通过床层的压力降△P 与空床速度U 0在对数坐标图上呈直线关系（图1中的AB 段）；当气速逐渐增大到△P 大致等于单位面积的重量时，△P 达到一极值（图1中P 点）；流速继续增大时，△P 略有降低；此后床层压力降△P 基本不随流速而变。
此时将流速慢慢降低，开始时与前一样△P 基本不变，直到D 点以后，△P 则随流速的降低而降低，不再出现△P 的极大值，最后，固体粒子又互相接触，而成静止的固定床。
2．在一正常速度下，处于正常流化的流化床，如果突然关闭气源，则由于床层中有气泡存在，以气泡形式存在的气体首先迅速逸出床层，床层高度迅速下降；而后是浓相中的气体逸出，床层等速下降；最后是粒子的重量将粒子间的部分气体挤出，床层高度变化很小。
由此可得其床层高度随时间变化的崩溃曲线（如图2所示）。
因此，可以设想，如果床层中图1 △P ～ U 关系log Ul o g △P12 3465t (sec)260270 280 290 300 H T H D H D图2 H T ～ t 关系没有气泡，则床层一开始就随时间等速下降，所以，将上述崩溃曲线中的等速部分外推到t=0处时的床层高度，即为浓相床层的高度H D 。
这样，只要重复上述过程，多做几条崩溃曲线，总可以找到一条曲线，这条曲线正好无气泡逸出段，开始就是等速下降的起点。
气固相催化反应乙醇脱水流化床实验报告
气固相催化反应乙醇脱水流化床实验报告1. 背景乙醇脱水是一种重要的化学反应，用于生产乙烯和丙烯等重要化工原料。
传统的乙醇脱水方法通常采用氧化铝或硅铝酸盐作为催化剂，在高温下进行。
然而，这些传统方法存在能源消耗高、催化剂寿命短等问题。
近年来，气固相催化反应在乙醇脱水领域得到了广泛关注。
流化床作为一种常用的反应器类型，具有高传质、高传热性能，能够有效提高反应速率和催化剂利用率。
本实验旨在研究气固相催化反应乙醇脱水在流化床中的性能，并探究不同操作条件对反应效果的影响。
2. 实验设计与分析2.1 实验装置本实验使用了一个带有进料装置、流化床反应器、产品收集器和在线分析仪器的实验装置。
乙醇和催化剂经过预处理后，通过进料装置进入流化床反应器，反应过程中产生的气体产物被收集器收集，并通过在线分析仪器对其进行分析。
2.2 催化剂选择本实验选择了一种新型催化剂作为研究对象。
该催化剂具有较高的活性和稳定性，能够在相对较低的温度下实现乙醇脱水反应。
通过催化剂的表面积、孔径大小、酸碱性等方面的测试和分析，确定了最佳催化剂用量。
2.3 实验条件本实验分别研究了温度、乙醇浓度和空气流速对乙醇脱水反应的影响。
在不同温度下进行实验，记录反应速率和产物选择性。
根据实验结果，确定最佳反应温度。
改变乙醇浓度，在一定范围内进行实验，观察乙醇浓度对反应速率和产物选择性的影响。
根据实验结果，确定最佳乙醇浓度。
调节空气流速，在一定范围内进行实验，研究空气流速对反应效果的影响。
根据实验结果，确定最佳空气流速。
2.4 实验结果与分析实验结果表明，在温度为XXX°C、乙醇浓度为XXX%、空气流速为XXX m/s的条件下，乙醇脱水反应的反应速率最高，产物选择性最好。
通过催化剂的表面积和孔径大小测试，发现催化剂具有较高的比表面积和适当的孔径大小，有利于反应物质的吸附和扩散，从而提高了反应速率。
催化剂的酸碱性也对反应性能有一定影响。
过强或过弱的酸碱性都会抑制乙醇脱水反应的进行。
实验十三 流化床演示实验
实验十三 流化床演示实验一、实验目的流化床反应器，由于其结构上的特点，具有床内温度分布均匀，传热、传质效率较好，因此广泛地应用在石油、化工、煤炭、医药等部门，流态化技术日益受到重视。
通过本演示实验，要求了解气固相的运动特征，固定床、流化床的压降，如何表示临界流化速度及最大流化速度。
二、实验原理气体通过固定床时，压力降随着流速不断增大。
当压力降达到最高值时，床层开始松动，即开始流化。
此时的流速称为临界流化速度u mf ，当流速继续增大，以致使床层的固体颗粒带出，不再停留床内，此地的流速称为最大流化速度，u mf 因此测量压力降可直接反映流化速度。
流速与压力降的关系可用图13-1表示。
当流体通过床层固体颗粒时，由于流体与床层固体颗粒间的摩擦及流体的紊流作用产生压降。
压力降随空塔流速增大而增大。
如AB 线所示，AB 为未流化的固定床。
达到接近临界流化速度B 点时，固体颗粒层开始膨胀而不流化，由于空隙率增大，压力降较前降低。
在B 点后，颗粒可以在小范围内重新排列，空隙率略有增大。
在C 点后，全部床层流态化，若再增大流速，当流体的向上流速大于颗粒的沉降速度时，则固体颗粒被流体带出，此时的压力降将减少。
通过压力降的测量可以清楚表示它们的关系。
关于临界流休速度及最大流化速度，文献介绍的计算公式很多，但误差也很大，一般都采用实验方法实测求得。
流量用孔板流量计测量：ρρρ)(2-=R gR oAo C Vs式中：Vs ——流体的体积流量，m 3/s ；R ——U 型管压差计读数，m ；ρR ——压差计中指示液密度，kg/m 3； C o ——孔流系数。
图13-1 流速与压强的关系示意图Vs Aw V sw =∝∝压降：22f p l u h h f fg d gR p g λρρ∆==∙∝∆∆=△p=ΔR(ρ指－ρ)g其中：ρ指——压差计中指示液密度，kg/m 3。
ΔR ——U 型管中位差，m 。
g ——重力加速度，g=9.81m/s 2。
加压循环流化床气固流动特性实验研究Ⅰ：颗粒体积分数分布特性
关 键词 ：气 固两相 流 ； 环流 化床 ； 循 加压 ； 动特 性 ； 流 颗粒体 积分 数
中图分 类号 ： Ｋ ２ Ｔ ２２
（ ｃｏ ｌ ｆＥ ｅｇ ｎ ｎ ｉ ｎ ｎ，Ｓ ｕｈａｔ ｉｅｓｙ， ｎｊ ｇ２ ０ ９ Ｃ ｉａ Ｓｈ ｏ ｏ ｎｒｙａｄＥ ｖｒ ｍｅｔ ｏｔｅｓ Ｕｎｖｒｔ Ｎａ ｉ １０６， ｈｎ ） ｏ ｉ ｎ
（Ｅ ｅｇ ｅｈ ｏｏｉｓＲ ｓａｃ ｎｔｕｅ Ｕ ｉ ｒｔ ｆ ｔｎ ｈｍ，Ｎ ｔｎ ｈ ｍ ＮＧ Ｒ Ｕ ｎｒｙＴ ｃｎｌｇｅ ｅｅｒｈＩｓｔｔ， ｎｖ ｓ ｏ ｔ ｇ ａ ｉ ｅｉ ｙ Ｎｏ ｉ ｏｔ ｇ ａ ７２ Ｄ， Ｋ） ｉ
ｍ ｏ ｅ ｕ ｉｏｒｎ． ｒ ｎｆ ｒ
Ｋｅ ｒ ：ｇ ｓ ｓ ｌ ｗｏ ｐ ａ ｅ ｆｏ ；ｃ ｒ ｕ ａｉ ｇ ｆｕｉｉ ｅ ｅ ｙ ｗｏ ｄｓ ａ — ｏ ｉ ｔ — ｈ ｓ ｗ ｄ ｌ ｉｃ ｌｔｎ ｌ ｄ ｚ ｄ ｂ ｄ；ｐ ｅ ｓ ｒｚ ｄ；ｆｏ ｃ ｒ ａ ｔ ｒｓｉｓ； ｒｓｕ ｅ ｉ ｌ ｗ ｈａ ｃｅ ｔｃ ｉ
文献标 志码 ： Ａ
文章 编号 ： ０ １ ０ ０ （ ０ ２ ０ －３ ８０ １ ０ — ５ ５ ２ １ ） ２０ ０ －５
Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌｒ ｓ ａ ｃ ｆ ｇ ｓ ｓ ｌｄ ｆｏ ｂｅ ａ ｉ ｒ ｐ ｒ ｍ ｎ ａபைடு நூலகம் ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ａ —ｏ ｉ ｗ ｈ ｖ ｏ ｓ ｌ
类颗 粒在提 升 管 内的压 降和表观 颗 粒体积 分数分 布特 性． 实验结 果表 明 ， 升管 压 降随 固气质量 上 比的增 大而 线性增 加 ， 加 的速 率 随操作 压力 的增加 而增 加 ， 基本 不 受操 作 气速和 固体通 量 的 增 且 影 响． 压条件 下 ， 加 表观颗 粒体 积分 数呈 上小 下大 的分 布 ， 随固体通 量 的增加 而增加 ， 且 随标 态表
气固流化床流动特性的实验研究与数值模拟的开题报告
气固流化床流动特性的实验研究与数值模拟的开题报告一、选题背景和意义气固流化床是一种重要的化工反应设备，具有大处理能力、高效、节能等优点，在化工、冶金、制药、食品等领域得到广泛应用。
气固流化床在反应器内部形成气固两相的流动，流体的运动方式、相互作用和流场的形态会影响反应速率和反应产物的选择性。
因此，研究气固流化床的流动特性对于提高反应器的性能和效率非常重要。
目前研究气固流化床的流动特性的方法主要有实验和数值模拟两种。
实验可以获得较为准确的流场和物理参数，但是费时费力成本高，且很难在反应现场进行。
数值模拟可以通过计算机计算快速得到流场的数值解，可以模拟不同的流动条件和反应器结构，预测气固流化床的运行情况，优化反应器的设计。
因此，开展气固流化床的实验研究和数值模拟研究具有十分重要的意义。
二、研究内容和方法本课题主要研究气固流化床的流动特性，通过实验和数值模拟相结合的方法，研究以下几个方面：1. 研究气固流化床的流态转换规律。
利用小型气固流化床实验装置，观察不同流态下气固两相的运动状态，并对流态转换的规律进行分析。
2. 研究气固流化床的流动特性。
通过实验测量不同床层高度、气体流速、颗粒直径等参数对流态的影响，研究气固流化床的动态特性、颗粒分布和床层压降等指标。
3. 基于数值计算，利用计算流体力学软件ANSYS Fluent建立气固流化床的数值模拟模型，分析流场结构和物理特性。
4. 通过比较实验和数值模拟结果，验证数值模拟的可靠性和准确性。
三、预期成果和意义通过本研究，可以深入了解气固流化床的流动特性和流态转换规律，对气固反应器的设计和优化提供可靠的理论和实验依据。
同时，本研究通过实验和数值模拟相结合的方式，验证数值模拟的可靠性和准确性，为气固流化床的研究提供了一种新的方法和途径。
四、研究计划和进度第一年：完成文献调研和理论研究，设计实验方案，搭建小型气固流化床实验装置，完成气固流态转换的实验研究；第二年：完成气固流化床的流动特性实验研究，开展数值模拟计算，建立气固流化床的数值模型，分析流场结构和物理特性，并进行计算机模拟；第三年：比较实验和数值模拟结果，验证数值模拟的可靠性和准确性；完成研究报告的撰写和论文的发表。
固体流化床特性曲线的测定
固体流化床特性曲线的测定一、实验概述固体流态化是近代发展的一个化工单元操作，由于它的连续性和传热性质的快速性，因而被广泛地用于化工,冶金等生产部门。
固体流态化，可分为气固体系和液固体系二种；前者称骤式流化，后者称散式流化。
固体流态化过程可分为三个阶段。
(一) 固定床阶段，(二) 流化床(亦称沸腾床)阶段，(三) 移动床(亦称输送床)阶段，它们各有自己的规律，并且都有自己的应用领域。
本实验就是测定固体流态化过程——流化三阶段——特性曲线。
二、实验目的1．认识固体流化床基本结构及操作2．掌握固体流态化过程特征三、实验原理流体通过固体颗粒层时，随流速和颗粒变化将出现三种状态。
(一)当固体重力大于其所受浮力与摩擦力之和时，固体在床层上不动，称固定床。
(二)当固体重力等于其所受浮力与摩擦力之和时，固体失重,在床层上下翻腾,称沸腾床.(三) 当固体重力小于其所受浮力与摩擦力之和时，固体将随流体流动离开床层，称为移动床。
以上三种状态既然是固体和流体间力的作用的结果，它们就可以用数学关系来描述，实践中用流化装置的流体压强降(△P)和其线速度(v)的变化关系来表示；或用床层高度(H)和流体速度(v)的关系表达之。
本实验采用玻璃球和水组成流化体系，在一个模拟床内进行流化操作，测定△P，v，H，以求出固体流化过程特性曲线。
四、实验设备和装置1．实验设备①转子流量计LZB—25 一只=600mm 一套②流化床φ50×3mm h高③U型压强计H 500mm 一只④标尺 1 m 一根2．实验装置固体流态化特性曲线测定装置如教材212页图4.4-1所示，将流化床下端入口与水龙头通过导管连接起来，中间串接一个转子流量计，流化床两端支管分别与U 型压强计相接在一起。
流化床另一侧垂直竖立一个标尺以测床层高度。
五、实验步骤1．检查装置管线是否正确，有无漏气。
2．打开水龙头，用出水阀调节流量，进行设备充水排气。
3．校正U 型压强计零点，并记下零点误差。
固体流态化的流动特性实验
固体流态化的流动特性实验一、实验目的1.通过实验观察固定床向流化床转变的过程，及聚式流化床和散式流化床流动特性的差异。
2.测定流化曲线和临界流化速度。
3.验证固定床压降和流化床临界流化速度的计算公式。
4.初步掌握流化床流动特性的实验研究方法，加深对流体经固体颗粒层的流动规律和固体流态化原理的理解。
二、实验原理在化学工业中，经常有流体流经固体颗粒的操作，诸如过滤、吸附、浸取、离子交换以及气固、液固和气液固反应等。
凡涉及这类流固系统的操作，按其中固体颗粒的运动状态，一般将设备分为固定床、移动床和流化床三大类，近年来，流化床设备得到越来越广泛的应用。
固体流态化过程按其特性可分为密相流化和稀相流化。
密相流化床又分为散式流化床和聚式流化床。
一般情况下，气固系统的密相流化床属于聚式流化床，而液固系统密相流化床属于散式流化床。
当流体流经固定床内固体颗粒之间的空隙时，随着流速的增大，流体与固体颗粒之间所产生的阻力也随之增大，床层的压强降则不断升高。
为表达流体流经固定床时的压强降与流速的函数关系，曾提出过多种经验公式。
一种较为常用的公式可以仿照流体流经空管时的压降公式（Moody 公式）列出。
即：22u d H p p m m ρλ⋅⋅=∆（4-1）式中H m ——固定床层的高度，m ；d p ——固体颗粒的直径，m ； u 0——流体的空管速度，m ／s ； ρ——流体的密度，kg/m 3； λm ——固定床的摩擦系数。
由固定床向流化床转变时的临界速度u mf ，也可由实验直接测定。
实验测定不同流速下的床层压降，再将实验数据标绘在双对数坐标上，由作图法即可求得临界流化速度，如图4-1所示。
为计算临界流化速度，我们可采用下面这种半理论半经验的公式mms pmf d u εεμρρ-⨯-⨯=1)(15032（4-2） 式中μ——流体的黏度，Pa ／s ；d p 一一平均粒径，m ； ρs ——填料密度，kg/m 3； εm ——空隙率。
实验4 流化床基本特性的测定
实验四流化床基本特性的测定流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并使固体颗粒具有某些流体特征的一种床型，它是流态化现象的具体应用，已在化工、能源、冶金、轻工、环保、核工业等部门得到广泛应用。
化工领域中，加氢、烯烃氧化、丙烯氨氧化、费-托合成及石油的催化裂化等均采用了该技术。
因此，它是极为重要的一种操作过程。
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、物料连续、结构紧凑、传质速度快、传热效率高、床层温度分布均匀，避免了固定床反应器中的热点现象，但操作中会造成固体磨损、床层粒子返混严重、反应中转化率不高等现象。
一、实验目的1．通过冷模观察聚式和散式流态化的实验现象，建立起对流态化过程的感性认识。
2．了解流化床的压降分布原理，通过冷模测定流化床的特定曲线。
3．通过冷模观察得到临界流化速度和带出速度，并计算出费劳德数Fr、膨胀比和流化数。
4．掌握流化床液体停留时间分布的测定方法及实验结果分析。
二、实验原理1．流化现象流体从床层下方流入，通过图1中虚线所示的分布板而进入颗粒物料层时，随着流体流速u0的不同，会出现不同的流化现象（图1）。
(a)(b)(c)(d)(e)固定床临界流态化散式流态化聚式流态化稀相流态化图1 流化现象（1）固定床阶段流体流速较低时，固体颗粒静止不动，即未发生流化，床层属于固定床阶段（图1（a）），阻力随流体流速增大而增大。
（2）临界流化阶段流体流速继续增大，颗粒在流体中的浮力接近或等于颗粒所受重力及其在床层中的摩擦力时，颗粒开始松动悬浮，床层体积开始膨胀，当流速继续增大，几乎所有的粒子都会悬浮在床层空间，床层属于初始流化或临界流化阶段（图1（b））。
此时的流速称为临界流化速度或最小流化速度u mf。
（3）流化阶段对于液固流化床，当液速u f>u mf时，由于液体与固体粒子的密度相差不大，此种床层从开始膨胀直到气力输送，床内颗粒的扰动程度是平缓的加大的，床层的上界面较为清晰，即床层膨胀均匀且波动较小，床层属于散式流化阶段（图1（c））。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验四 气固流化床反应器的流化特性测定
一、 实验目的
1. 观察了解气固流化床反应器中不同气速下固体粒子的流化状况，建立起对流态化过
程的感性认识。
2. 了解和掌握临界流化速度U mf 和起始鼓泡速度U mb 的测量原理、方法和步骤，明确
细粒子流化床的基本特性。
3. 通过对U mf 和U mb 的测定，进一步理解两相理论以及临界流化速度与起始鼓泡速度
的区别。
二、实验原理
1．在气固流化床反应器中，气体通过床层的压力降△P 与空床速度U 0之间的关系能够很好地描述床层的流化过程。
如图1所示：气体自下向上流过床层。
当气速很小时，气体通过床层的压力降△P 与空床速度U 0在对数坐标图上呈直线关系（图1中的AB 段）；当气速逐渐增大到△P 大致等于单位面积的重量时，△P 达到一极值（图1中P 点）；流速继续增大时，△P 略有降低；此后床层压力降△P 基本不随流速而变。
此时将流速慢慢降低，开始时与前一样△P 基本不变，直到D 点以后，△P 则随流速的降低而降低，不再出现△P 的极大值，最后，固体粒子又互相接触，而成静止的固定床。
2．在一正常速度下，处于正常流化的流化床，如果突然关闭气源，则由于床层中有气泡存在，以气泡形式存在的气体首先迅速逸出床层，床层高度迅速下降；而后是浓相中的气体逸出，床层等速下降；最后是粒子的重量将粒子间的部分气体挤出，床层高度变化很小。
由此可得其床层高度随时间变化的崩溃曲线（如图2所示）。
因此，可以设想，如果床层中
图1 △P ～ U 关系
log U
l o g △P
1 2
3 4 6 5 t (sec) 260
270
280
290
300 H T
H D
H D
图2 H T ～ t 关系
没有气泡，则床层一开始就随时间等速下降，所以，将上述崩溃曲线中的等速部分外推到t=0处时的床层高度，即为浓相床层的高度H D 。
这样，只要重复上述过程，多做几条崩溃曲线，总可以找到一条曲线，这条曲线正好无气泡逸出段，开始就是等速下降的起点。
与此相应的气速即为起始鼓泡速度U mb 。
根据△P 的情况，还可以了解床内的动态，如沟流和节涌等等。
三、实验装置与流程
如图3所示：本实验所用的流化床为 100×4mm 的有机玻璃制成的。
床体上装有扩大管和过滤装置，以回收稀相段的微细粒子。
气体分布板为多孔筛板，开孔率为1%。
图3 实验装置
四、实验步骤
1、熟悉实验流程，并检查各设备是否完好，使之处于准备运转状态。
2、先打开空气压缩机，慢慢将空气送入细粒子流化床中，逐次改变气体流量（由小到大），
记下相应流速下床层压降△P，并记入表1中（注意观察流化床中粒子由固定床阶段→均匀散式流化床阶段→鼓泡流化状态的变化情况）。
再逐渐减小气量，记录不同气速下的△P，观察两者有何不同。
3、然后，先调好一个流量，待床层达到稳定流化的情况下，突然关闭气源，记录从切断气
源的瞬间开始床层高度随时间的下降关系（记录表2）。
4、再改变流量，重复上面步骤3，连续做几次，将数据记录表2中，在坐标纸上作H T～t
图，便可得床层高度H T随时间变化的关系曲线，再从图中曲线组得到鼓泡流化速度。
五、数据记录与处理
(1)实验数据记录：
表1
作log△P～logu o图，并从图中求出临界流化速度u mf。
l o g △P
log U 0
△P ～ U关系
U mf =0.220 (m/sec) 六、思考与讨论
1. log △P ～logG 图中上行与下行之临界点所反映出的床层动态。
答：log ΔP~logG 图。
可以观察到，临界点前，通过床层的流体流量较小，颗粒受到的升力（浮力与曳力之和）小于颗粒自身重力，颗粒在床层内静止不动。
流体与颗粒之间的空隙通过。
床层不发生鼓泡，此时床层称为固定床。
由于气速小于临界流化速度U 随着气度的增加，颗粒受到的曳力也随着增大。
达到临界点时，床层开始鼓泡。
若颗粒受到的升力恰好等于自身重力时，颗粒受力处于平衡状态，这种现象被称为固体的流态化。
随气速的继续增加，鼓泡变得剧烈，床层中流体的实际流速将维持不变而颗粒依然处于合力平衡状态，床层依然属于流化床。
2. 起始流化速度测定中应注意哪些问题，为什么难以测得？
答：系统的起始流化速度即鼓泡速度，实际实验中，流化床存在沟流现象以及壁效应，因而测定起始流化速度时，存在一定误差。
实验所用的测量仪器也存在一定误差。
开始时，气速增加幅度可以稍微大些，到一定值时，气速增加幅度应变小，以便临界流化速度区域的数据可以尽量多点，以便更好的描述流化速度。
系统的稳定性也不好，所以测量难以进行。