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1、临界流化颗粒冶金机械考虑一光滑球形颗粒在冶金机械静止流体中沉降，当不考虑其他颗粒及器壁的影响时，颗粒就受到重力Fg、流体的浮力Fb及流体对它的阻力Fd(当颗粒与流体发生相对运动时）三个力的作用。(见图）68)Fg=#g=jTOgFh=Fd=!dPgUg(1一/一216)(1-2-217)(1-2-218)式中us-阻力系数；-颗粒与流体的相对速度，mrs-1。Fd的方向与颗粒的运动方向相反。颗粒向下所受的净力F为：F=Fg-F,-Fd(1一/一219)当颗粒所受净力F等于零时，颗粒就在流体中以等速度自由沉降，这个速度称为颗粒的自由沉降终速，以UQ表不，它等于颗粒带出速度U。令F=0，则由式(1
2、-2-216)(1-2-219)可得Psg-Psg-#0等.!5=02故(1-4-220)/4dP(ps-g)gU0=!3?oPg由因次分析可知，颗粒在流体中运动的阻力系数#是颗粒雷诺数Re(p)的函数。当颗粒以dpUoPg$沉降终速U0在流体中运动时，雷诺数应定义为Re(p)Re(p)的关系如图1-2-69所示。由图可知，其曲线的形状十分复杂，但对球形颗粒可用下式近似表示。实验测得的固体颗粒的与图1-2-69阻力糸数！与颗粒雷诺数Rey的关系Re?P)根据图1-2-69中曲线的形状，可分三个区域:(1)层流区：当Re(p)1时，！：24(2)过渡区：Re(P)18.5lp)RecP)061R
3、e(p)1000时，！:(1-2-221)(1-2-222)(1-2-223)(1-2-224)(3)紊流区：当1000Re(p)2x105时，！=0.44将式（1-2-222)(1-2-224)分别代入式（1-2-219)则可得颗粒在不同Re(p)区域的沉降终速计算式，即(1)斯托克斯(Stokes)公式:Re1时，：0:18#(2)艾伦(Allen)公式：1Re(p)1000时，:_078;)143(Ps-)0714叱_02860.429Ps#(3)牛顿(Newton)公式：1000Re(p)2x105时，蝴：1.74!PPs-Pa；g(1-2-225)(1-2-25)(1-2-227)当
4、颗粒在气流中沉降时，由于即Ps-PgPs，则式（1-2-225)(1-2-227)可进步简化。上述计算U()的方程只适用于球形颗粒(1=1)。将其用于非球形颗粒时，需引入修正系数k。如对斯托克公式(1-2-225)，有d(k=0.843lg；($s1)0.065由此可见，非球形颗粒的阻力较大，其自由沉降终速较小。(1-2-228)(1-2-229)0210以上讨论的是颗粒在静止流体中的沉降速度。当颗粒在流速为！的垂直上升的流体中运动时，则其沉降速度为uos=u%-u(1-2-230)显然，当颗粒的自由沉降终速等于垂直向上的流体速度u时，$0，即颗粒悬浮在流体中的某一位置不动;但只要流体的速度稍
5、大于颗粒的自由沉降终速，颗粒就会被气流带走。因此，流态化床中颗粒带出速度就直接以沉降终速表示，即UfU。值得注意的是，当床层颗粒物料的粒度不均匀时，计算临界流态化速度应用颗粒的平均直径；而计算颗粒带出速度ut时，对流态化床而言，必须用具有相当数量的最小颗粒的直径，对气力输送来说，则必须用具有相当数量的最粗颗粒的直径。u/uw之比值是流态化床操作范围的一项指标，称为流化数。对于细颗粒，当Re(p)1000时，式（1-2-227)与（1-2-214)之比为ut/u+f=8.61由此可见，对于细颗粒，其流化数较大，说明操作灵活性较大，而对粗颗粒，其流化数较小，说明其操作灵活性较小。【例1-2-22】
6、硫化锌精矿用空气进行流态化氧化焙烧。已知硫化锌精矿的密度为1800kg*m-3，粒径范围为75160pm，平均粒径为dp=105pm，焙烧温度为1000C，初始流态化时床层空隙率为0.38。问欲使流态化床在常压下正常操作，允许空塔气速的最小值和最大值分别是多少？假定颗粒的形状系数=1。解由附录查得1000C下空气的密度为#;=0.277:；1，粘度为！=4.90?10-5?3%。允许的最小气速即平均粒径计算的临界流化速度！nif。先假定颗粒的雷诺数Re(p)20，则由式(1-2-208)可得(s=p)(#s-P;);_$mf!mf:-0.38验算雷诺数:150!1-$+f(1x105x10-6
7、)2(1800-0.277)x9.810.382VV1504.90x10-5：0.0062m-s-1=pu+#；105x10-6x0.0062x0.277R/(P)=!=4.90x10-5=0003720计算可行。流态化焙烧过程中，为避免夹带，最大气速不能超过最小颗粒的带出速度。因此，应以dp：75+计算带出速度。假定颗粒在层流区内沉降，按斯托克斯公式(1-7-225)可得_d(ps-p;)g(75x10-6)2(1800-0.277)x9.81n_iut=u0=18=18x4.90x10-5_0.11m.s校核流动型态：Red=75x10-6x0.11x0.277=0R(P)=4.90x10-5=0.4/711流化数为:L=n%17.7u#f0.0062为了考察上述操作气速下大颗粒是否能被流化起来，尚需计算粒径为dp=160#的颗粒的临界流化速度。仍假定颗粒的雷诺数R(p)20，由式(1-2-208)得(1x160x106)2(1800-0.277)x98.10.382-,u$=x4.90X10-5xT!8=0.014m8验算雷诺数：d-u#P9160x10-6x0.014x0.277Re(-)=!=4.90x10-4=001320由上述计算知，最大颗粒的临界流化速度为0.014m-s-1，小于最大颗粒的带出速度0.11m，说明床层流态化状况良好。原文地址：http:/
