化工原理(2025春)

东北大学 张廷安

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 绪论
    • 1.2 化工原理课程概述
    • 1.3 化工原理处理问题的方法
  • 2 第一章 流体流动
    • 2.1 流体流动
    • 2.2 概述
    • 2.3 流体静止的基本方程
    • 2.4 流体流动的基本方程
    • 2.5 流体流动现象
    • 2.6 管内流动的阻力损失
    • 2.7 管路计算
    • 2.8 流量测量
  • 3 第二章 流体输送机械
    • 3.1 流体输送机械
    • 3.2 概述
    • 3.3 液体输送机械(上)
    • 3.4 液体输送机械(中)
    • 3.5 液体输送机械(下)
    • 3.6 气体输送和压缩设备
    • 3.7 其他类型泵
  • 4 第三章 机械分离与固体流态化
    • 4.1 机械分离与固体流态化
    • 4.2 概述及筛分
    • 4.3 沉降分离
    • 4.4 过滤
    • 4.5 固体流态化
  • 5 第四章 搅拌
    • 5.1 搅拌
    • 5.2 概述
    • 5.3 搅拌设备
    • 5.4 搅拌功率
    • 5.5 搅拌装置的放大
    • 5.6 搅拌应用实例
  • 6 第五章 传热学
    • 6.1 传热学
    • 6.2 概述
    • 6.3 热传导
    • 6.4 两流体间的热量传递
    • 6.5 给热系数
    • 6.6 辐射传热
    • 6.7 传热设备
    • 6.8 填料床的传热分析
  • 7 第六章 蒸发
    • 7.1 概述
    • 7.2 单效蒸发
    • 7.3 多效蒸发
    • 7.4 蒸发
  • 8 第九章 吸收
    • 8.1 概述
    • 8.2 气液相平衡关系
    • 8.3 单相传质
    • 8.4 相际对流传质及总传质速率方程
    • 8.5 吸收塔的计算
    • 8.6 传质的理论
    • 8.7 吸收
固体流态化
  • 1 内容
  • 2 练习
  • 3 测验
  • 4 扩展学习



固体流态化:将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中,从而使颗粒具有类似于流体的某些表观特性,这种流固接触状态称为固体流态化。

颗粒表面全部暴露湍动剧烈的流体中,强化传热、传质和化学反应,得到广泛应用。缺点是动力消耗大,设备易磨损,颗粒易碎。

固体流态化运用在粉粒状物料的输送、混合、加热或冷却、干燥、吸附、煅烧和气固反应等过程中。

        3.5.1 基本概念

1 固定床阶段

流体通过颗粒床层的表观速度u较低,使颗粒空隙中流体的真实速度小于颗粒的沉降速度,则颗粒基本上保持静止不动,颗粒层为固定床。

2)流化床阶段

在一定的表观速度下,颗粒床层膨胀到一定程度后将不再膨胀,此时颗粒悬浮于流体中,床层有一个明显的上界面,与沸腾水的表面相似,这种床层称为流化床。

3)颗粒输送阶段

如果继续提高流体的表观速度u,使真实速度大于颗粒的沉降速度,则颗粒将被气流所带走,此时床层上界面消失,这种状态称为气力输送。

3.5.2 流化床的两种形态

1)散式流化床:两相密度差小的系统趋于散式流态化--液固体系

床内颗粒的分散状态和扰动程度平缓地加大,床层的上界面较为清晰。

2)聚式流化床:气固体系

两种不正常现象:腾涌现象、沟流现象

腾涌:高径比太大或气速过高,形成大气泡推动颗粒层

沟流:更易发生在大直径床中,气体短路。

腾通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。在设计和操作流化床时应避免其发生。

3.5.3 流化床的主要特性

液体样特性:

恒定的压力损失:整个床层受力平衡,即合力为零。

3.5.4 流化床的操作流速范围

流化床的空隙率随流体表观速度的增大而变化,能维持流化床状态的表观速度有一个范围。

流化床操作的流体速度原则上要大于起始流化速度(按平均颗粒直径定出),又要小于带出速度(按不希望被带出的最小颗粒直径定出)。

1)起始流化速度(临界或最小流化速度)

是固定床到流化床的转折点,图中的B点。可通过固定床与流化床的压力损失线的交点决定,由实验测定,也可估算。

适用:起始流化雷诺数 Re<20                

2)带出速度

等于指定粒径颗粒的沉降速度

3)流化床的流速操作范围