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產品簡介
詳細介紹
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中文名 流態化床 外文名 fluidized bed 簡 稱 流化床 應 用 礦物加工
6 技術應用
基本定義
流態化床，簡稱流化床，是一種利用氣體或液體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運動狀態，并進行氣固相反應過程或液固相反應過程的反應器。在用于氣固系統時，又稱沸騰床。
流化床分類
當流速達到某一限值時，床層剛剛能被流體托動時，床內顆粒就開始流化起來，這時的流體空床線速度稱為臨界流化速度μmf。
散式流化床：對于液固系統，液體與顆粒的密度相差不大，故μmf一般很小，流速進一步提高時，床層膨脹均勻且波動小，顆粒在床內的分布比較均勻，故稱做散式流化床。
聚式流化床（氣泡床）：對氣固系統而言，一般在氣速超過臨界流化速度后，將會出現氣泡。氣速越高，氣泡造成的擾動越劇烈，使床層波動頻繁，這種形態的流化床稱作聚式流化床或氣泡床。
沸騰床：在流化床中床面以下的部分稱密相床，床面以上的部分稱稀相床，密相床中形如水沸，故稱作沸騰床。
湍動床：隨著氣速的加大，流化床中的湍動程度也跟著加劇，故有人稱那時的情況叫湍動床。
氣輸床：當氣速一旦超過了顆粒的帶出速度，則粒子就會被氣流所帶走成為氣輸床。
聚式流化床中存在有明顯的兩相：主要是氣體的氣泡相（也稱稀相）；由顆粒和顆粒間氣體所組成的乳相（也稱顆粒相或密相），其中鼓泡流化床和湍動流化床都屬于聚式流態化。而散式流化床是指顆粒都較均勻地分布在床層中的流化床，一般多見于液固流化床，在高密度氣體流化床中也會出現 。
流化床的優缺點
優點
傳熱效能高，而且床內溫度易于維持均勻。
大量固體顆粒可方便地往來輸送。
由于顆粒細，可以消除內擴散阻力，能充分發揮催化劑的效能。
缺點
操作彈性低，對特定固體顆粒，液體或氣體向上流動的速度只能在較窄的范圍內變化，否則，固體不是被吹跑，就是吹不起來。
固體損耗大，顆粒在反應器內上限翻滾，顆粒之間，顆粒和反應器內壁，顆粒和流動介質之間不斷碰撞摩擦產生粉末被吹走，引起較大的同體損失。因此，如果固體顆粒強度不高，或者固體顆粒比較貴重，流化床反應器可能不是選擇。
與固定床相比，在同樣的生產能力下，流化床體積較大，可達10倍之多。這是因為固體沸騰起來需要較大的空間，加上擴展段，增加的體積很可觀。所以，流化床反應器比固定床占據更多的空間，制作成本也較高。
流化床的控制比固定床復雜，因為操作彈性低，操作條件不能有太大的變化，對控制系統提出了更高的要求。
流化床中的傳質與傳熱
顆粒與流體間的傳質
氣體進入床層后，部分通過乳化相流動，其余則以氣泡形式通過床層。
乳化相中的氣體與顆粒接觸良好，而氣泡中的氣體與顆粒接觸較差 [2] 。
氣泡與乳化相間的傳質
由于流化床反器中的反應實際上是在乳化相中進行的，所以氣泡與乳化相間的氣體交換作用非常重要。相間傳質速率與表面反應速率的快慢，對于選擇合理的床型和操作參數都相關。
流化床反應器中的傳熱
由于流化床反器中的反應實際上是在乳化相中進行的，所以氣泡與乳化相間的氣體交換作用非常重要。相間傳質速率與表面反應速率的快慢，對于選擇合理的床型和操作參數都相關。
傳熱的三種形式：
①固體顆粒與固體顆粒之間的傳熱
②固體顆粒與流體間的傳熱
③床層與器壁或換熱器表面的傳熱
這三種傳熱的基本形式中，前兩種傳熱速度比后一種要大得多，所以要提高整個流化床的傳熱速度，關鍵就在于提高后一種傳熱速度。
流化床的數學模型
近年來人們對于流化床的認識尚待深入，數學模型的研究尚在發展，這里將主要介紹兩個模型，兩相模型和鼓泡床模型 [3] 。
兩相模型
流化床的兩相模型認為：流化床內存在一個以氣體臨界流化速度 通過的顆粒相，其余氣體則以氣泡形式通過床層的氣泡相。化學反應僅在顆粒相中進行，而氣泡相中沒有催化劑存在，所以不進行反應，但氣泡相和顆粒相間存在氣體交換。
鼓泡床模型
鼓泡床模型則認為氣泡是流化床內流動、傳遞和化學反應的決定因素，研究的實質在于把過程的各個參數歸結在氣泡特征上，主要是氣泡大小及其上升速度。