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1、 三、料仓结构设计应遵循的步骤1、选择合适的流型料仓流型选择需考虑的问题2、确定料斗半顶角料仓流型设计, 就是根据仓存物料的特性(有效内摩擦角i和壁面摩擦角w) , 确定出一个料斗半顶角)2、确定料斗半顶角确定一个合适的料斗半顶角,目的是为了适应所选择的流型。料仓下料不畅,关键是倾斜角小于物料安息角所致。整体流仓必须保证料仓各个部位的倾斜角大于物料的安息角。形成整体流的必要条件是料斗半顶角形成整体流的必要条件是料斗半顶角要小于要小于maxmax 。3、确定料 仓 的 直 径料仓的高径比关系着基建费用。由于仓内物料压力的增量并不与深度的增量成正比，深度增加压力增大不多，因此，选取较大高径比是经济
2、的。通常料仓直筒部分的高度为其直径的23倍。其直筒部分是主要储料部位，其尺寸视储存定额而定。料仓直径的估算公式V 料仓的几何容积K 系数，小型仓取2.4，料库取1.64、料仓的卸料口径的确定正确选择卸料口径是防止料仓中产生结拱现象的基本方法，设计料仓时应仔细考虑。影响卸料口径的主要因素有：物料的流动性、物料粒度和均匀性，以及要求的卸料速度等。对于整体流料仓, 卸料口尺寸太小, 将会形成料拱(或称架 桥) 。设计计算时, 用一定性尺寸B来描述卸料口的大小。 对于圆形卸料口, B 等于卸料口直径; 对于方形卸料口, B为对角线长度; 对于缝形卸料口, B 为缝宽( L3 B , L 为缝长）。机械
3、拱和粘性拱对于平均直径较大( 3000m) 的颗粒体, 易形成机械拱对于平均直径较小的粉体物料, 不产生粘性拱的最小卸料口尺寸粉体物料的临界开放屈服强度粉体密度对于圆形和方形卸料口, i = 1 ; 对于缝形卸料口( L 3B) , i = 01、料仓下部的锥面倾角对物料在仓内的流动有重大影响；2、至少要等于物料的休止角，必须大 于物料与仓壁的摩擦角，否则，物料就不能全部从仓内流出；3、一般锥面倾角要比摩擦角大5 10，比储存物料的自然休止角约大1015。对于整体流的料仓，锥面倾角一般取 5575。考虑到较大的倾角会使建筑高度增加，对于直径大于6m的料库，宜采用24个卸料口。4、减小粉体的壁摩
4、擦角及料仓锥形部分的倾斜角，可以使料仓内的粉粒体呈整体流；反之，成漏斗流。总 结料仓设计时一定要保证其具有可靠强度来承受物料的压力，否则生产中将出现料仓开裂甚至倒塌。料仓中的物料压力可分解成圆筒和圆锥两部分来计算。料仓内物料的压力作用于料仓侧壁和底部料仓内物料的压力作用于料仓侧壁和底部1、料仓内的物料产生水平力，作用在仓壁上引起拉应力；2、物料的部分重量通过摩擦力转移到仓壁，引起垂直压缩或弯曲 应力。 四、物料作用在仓壁上的压力要点当料仓中装满物料时，由于物料与仓壁之间的摩擦力作用，仓壁上所承受的压力与物料层高度的关系并不服从流体压力分布规律。几点基本假设1、料仓内物料全部装满；2、同一平面的
5、垂直压力恒定；3、物料基本物性和填充状态均一，内摩擦系数为常数。 圆筒部分仓壁压力料仓中物料层的作用力力的平衡式:将水力半径代入，整理： 测压系数水平压力要点如果在仓内充满液体，液体柱自重所引起的侧壁压力与侧壁的倾斜度无关。但是，如果仓内装的是散粒物料，由于物料的内摩擦力将使侧壁压力显著降低。 圆锥部分仓壁压力料仓中物料层的作用力正压强:单位长度上的作用力：正压力最大主应力1。该应力与料 仓中的料位高度H 有关, 在筒 仓部分, 1 随料深按指数规 律增加; 在筒仓与料斗的相接 处, 1 达最大; 在料斗部 分, 1 线性递减, 至料斗顶 角处, 1 降至零。 c 随1 的增加而增加,c 在h
6、 = 0 和h =H 处并不 等于零, 这是由粉体的粘性所 致。粉体物料的开放屈服强度 c , 可由剪切试验确定料拱脚处的支承反作用主应力, 简称反作用主应力, 又称 破拱主应力。它主要取决于料斗半顶角和料拱跨度W 等。由 于正比于料拱跨度W , 故在筒仓部分为一常数, 在料斗 部分线性减至零。粉体物料的临界开放屈服强度, 指的是相应于两条曲线= f (1 ) 与c = F (1 ) 的交点的开放屈服强度。对于圆锥形料斗,破拱主应力与最大主应力1 的关系:应用实例需要设计一台圆形整体流料仓, 确定料斗半顶角和卸料口直径B 。已知粉体物料的有效内摩擦角 = 40,壁面摩擦角 = 23, 平均密度
7、=960kg/ m3 。解: (1) 由求料斗半顶角。(2) 确定临界开放屈服强度。(3) 确定H () 。(4)确定不形成粘性料拱的最小卸料口直径。料 仓 的 容 积 计 算V 料仓的有效容积VR 料仓的容积VL 料仓的损失容积D 料仓圆筒的内径d 料仓卸料口的内径h1 料仓圆筒的高度h2 料仓圆锥部分的高度料仓的有效容积还应考虑安装料位计、设置安全阀、排气口和人孔等。计算所得的料仓容积总比实际需要的小，因此，一般需将计算所得数据加大1.051.18倍。 料 仓 的 卸 料 能 力漏斗流整体流1、漏斗流动，物料从卸料口卸出的速度随卸料口尺寸的增大而提高；整体流动，卸出速度与卸料口尺寸无直接关
8、系。2、在实际计算时，若料仓中陷落物料容积界线近于仓壁，按整体流形式计算；若其比料仓容积为小，按漏斗流形式计算；若流动形式难以确定，按漏斗流形式作初步估算。习 题 1、设某一降尘室回收气体中的固体颗粒，其颗粒为球形气体的粘度为1.810-5PaS,密度为1.2/m3，固体颗粒的密度为3000/m3要求净化后的气体中不含有直径大于50m的固体颗粒，处理气体量2500m3/h；试求所需沉降面积为多大。解：Q=LBu0=Su02、已知某粉体单元的最大主应力1480kPa，最小主应力3210kPa。通过试验测得抗剪强度指标c=20kPa，18，问该单元土体处于什么状态？【解】1480kPa，3210k
9、Pa ，c=20kPa， 18（1 1）直接用）直接用与与ff的关系来判别的关系来判别第五章 土的抗剪强度根据莫尔-库仑定律，当单元体到极限平衡状态时，莫尔应力圆恰好与库仑抗剪强度线相切。由于 f，说明该单元体早已破坏。（2）利用极限平衡条件来判别设达到极限平衡条件所需要的最小主应力值为3f，此时把实际存在的最大主应力1 = 480kPa及强度指标c，代入公式中，则得设达到极限平衡条件时所需要得大主应力值为1f，此时把实际存在的大主应力3 =210kPa及强度指标c、代入公式，则得由计算结果表明， 33f , 1 1f ，所以该单元土体早已破坏。（3 3） s s1 1、s s3 3、c cf
10、 f此计算值为极限平衡时所需的内摩擦角值。如它大于实际此计算值为极限平衡时所需的内摩擦角值。如它大于实际 f f=18=18，也可判断该点已破坏。也可判断该点已破坏。5 气固两相系统.1 气固的接触形式 .2 气固两相接触操作图.3 流化态特征.4 流化技术的应用.5 流化床化学反应模拟器1、固体流态化：颗粒物料与流动的流体接触，使颗粒 物料呈类似于流体的状态。概 述2、流态化技术的应用：流化催化裂化、吸附、干燥、冷凝等。3、流态化技术的优点：连续化操作；温度均匀，易 调节和维持；气、固间传质、传热速率高等。4、本章基本内容：流态化基本概念 、流体力学特性、流化床应用 、气力输送过程.1 气固
11、的接触形式临界流 化床固定床流化床输送床一、流态化现象流态化现象流态化现象LLfLLfL0 LLmf 流体流体流体流体流体流体流体流体流体流体 流体流体固定床固定床起始流化起始流化膨胀床膨胀床鼓泡床鼓泡床气力输送气力输送节涌节涌流态化可划分为以下几种形式： 固定式 当流体向上流过颗粒床层时，如速度较低，则流体从粒间空隙通过时颗粒不动，这就是固 定床。如流速渐增，则颗粒间空隙率将开始增 加，床层体积逐渐增大，成为膨胀床。临界流态化当流速达到某一限值，床层刚刚能被流体托动 时，床内颗粒就会开始流化起来了，这时的流体 空床线速称为临界（或最小）流化速度。 散式流态化 对于液-固系统，流体与颗粒的密度
12、相差不大，故 临界流化速度一般很小，流速进一步提高时，床 层膨胀均匀且波动很小，颗粒在床层内的分布也 比较均匀，故称作散式流化床。 聚式流态化 对于气-固系统而言，情况与液-固系统很不相同 ，一般在气速超过临界气速后，将会出现气泡。 气速愈高，气泡造成的扰动亦愈剧烈，使床层波 动频繁，这种形态的流化床称聚式流化床或泡床 。 节涌 如果床径很小（如一般小试或中试中常见的那样） 而床高与床径比较大时，气泡在上升过程中可能聚 集并增大甚至达到占据整个床层截面的地步，将固 体颗粒一节节地往上柱塞式地推动，直到某一位置 而崩落为止，这种情况叫做节涌。但在大床中，这 种节涌现象通常式不会发生的。 气流输送
13、 当气速一旦超过了颗粒的带出速度（或称终端速度 ），粒子就会被气流所带走成为气输床，只有不断 地补充新的颗粒进去，才能使床层保持一定的料面 。综上所述，可以看到从临界流态化开始一直 到气流输送为止，反应器内装置的状况从气相为 非连续相一直转变到气相成为连续相的整个区间 都是属于流态化的范围，因此它的领域是很宽广 的，问题也是很复杂的。流态化技术之所以得到如此广泛的应用，是 因为它有一下一些突出的优点： 传热效能高，而且床内温度易于维持均匀。 大量固体颗粒可方便地往来输送。 由于颗粒细，可以消除内扩散阻力，能充分发挥 催化剂的效能。但流化床也有一些不足之处： 混合剧烈，存在相当宽的停留时间分布。 气泡通过床层，减少了气-固相接触机会，降低了转化率。 剧烈的碰撞、磨擦，加速了催化剂的粉化。 流动现象的复杂性，揭示其内在规律性较难。 在出口，需要旋风分离设备，回收催化剂。二、流化床主要特性及流化类型二、流化床主要特性及流化类型充分流态化的床层表现出类似于液体的性质：密度比床层平均密度 m 小的物体可以浮在床面上 床面保持水平 服从流体静力学，即高差为 L 的两截面的压差P =mgL 颗粒具有与液体类似的流动性，可以从器壁的小孔喷出 联通的流化床能自行调整床层上表面使之在同一水平面上三、四种基本气-固接触型的颗粒尺寸和操作流速四、四种基本气-固接触型式的性能
