固體流態(tài)化實驗臺，固體流態(tài)化演示實驗裝置
2024-08-03 11:24
固體流態(tài)化演示實驗是一種用于展示固體顆粒在流體（氣體或液體）作用下呈現(xiàn)出類似流體狀態(tài)的現(xiàn)象的實驗。以下是對該實驗的詳細解析：
一、實驗目的
觀察流化現(xiàn)象：通過實驗觀察固體顆粒在流體作用下從固定床轉(zhuǎn)變?yōu)榱骰驳倪^程，包括聚式流化和散式流化的實驗現(xiàn)象。
掌握測量方法：學會流體通過顆粒層時流動特性的測量方法，如床層高度變化、床層壓降隨氣速變化等情況的測定。
測定臨界流化速度：通過實驗測定臨界流化速度，并作出流化曲線圖，以了解不同操作條件下流化床的性能。
二、實驗原理
流態(tài)化基本概念：當流體自下而上地流過顆粒層時，根據(jù)流速的不同，會出現(xiàn)固定床、流化床和輸送床三種不同的階段。在流化床階段，固體顆粒懸浮在流體中作上下、自轉(zhuǎn)、搖擺等隨機運動，類似沸騰的液體。
流態(tài)化分類：流態(tài)化按其性狀的不同可以分成散式流態(tài)化和聚式流態(tài)化。散式流態(tài)化中顆粒分布均勻，床層穩(wěn)定；而聚式流態(tài)化中會形成氣泡，床層極不穩(wěn)定，上界面以某種頻率上下波動。
流化床壓降與流速關(guān)系：床層一旦流態(tài)化，全部顆粒處于懸浮狀態(tài)。此時，床層壓降與流速之間存在一定的關(guān)系，可以通過實驗測定并繪制流化曲線圖來表示。
三、實驗裝置
固體流態(tài)化演示實驗裝置通常由流體系統(tǒng)（氣體或液體）、顆粒床層、分布板、壓差計、流量計等組成。例如，在氣-固系統(tǒng)中，空氣由風機供給，經(jīng)過流量調(diào)節(jié)閥、孔板流量計后進入分布板，再流經(jīng)顆粒床層從頂部排出。床層內(nèi)的固體顆粒通常采用小玻璃球等易于觀察的材料。裝置中還裝有壓差計用于指示床層壓降，標尺用于測量床層高度的變化。
四、實驗步驟
以氣-固系統(tǒng)為例，實驗步驟通常包括：
熟悉實驗裝置：了解實驗裝置的結(jié)構(gòu)和操作流程，檢查裝置中各個開關(guān)及儀表是否處于備用狀態(tài)。
準備實驗條件：用木棒輕敲床層使固體顆粒填充緊密并測定靜床高度；啟動風機或泵將調(diào)節(jié)閥調(diào)至較小流量。
觀察流化現(xiàn)象：緩慢打開流量控制閥增加氣量或液量注意觀察床層高度變化及臨界流化狀態(tài)時的現(xiàn)象。記錄不同流量下床層高度和壓差計的讀數(shù)。
改變操作條件：由大到小改變氣量或液量重復上述步驟注意操作要平穩(wěn)細致以避免帶出床層內(nèi)的固體顆粒。
結(jié)束實驗：關(guān)閉電源測量靜床高度比較兩次靜床高度的變化；整理實驗數(shù)據(jù)并繪制流化曲線圖。
五、實驗現(xiàn)象與結(jié)果分析
固定床階段：在流體流速較低時床層保持靜止狀態(tài)顆粒間無相對運動此時床層壓降與流速成正比關(guān)系。
流化床階段：隨著流速的增加顆粒開始松動床層高度增加并逐漸呈現(xiàn)流化狀態(tài)。此時床層壓降隨流速的變化關(guān)系變得復雜不再保持正比關(guān)系。在聚式流化床中還會觀察到氣泡的形成和破裂現(xiàn)象以及床層界面的波動。
輸送床階段：當流速進一步增加時部分顆粒開始被流體帶走床層高度繼續(xù)增加直至所有顆粒都被流體輸送出床層。此時床層壓降迅速下降直至為零。
通過固體流態(tài)化演示實驗可以直觀地觀察到固體顆粒在流體作用下的流化現(xiàn)象了解流化床的基本特性和操作條件對流化效果的影響。這對于化工、冶金、能源等領(lǐng)域中涉及固體顆粒處理的操作具有重要的指導意義。
YUY-GLTH固體流態(tài)化演示實驗裝置
一、實驗目的
觀察流化現(xiàn)象：通過實驗觀察固體顆粒在流體作用下從固定床轉(zhuǎn)變?yōu)榱骰驳倪^程，包括聚式流化和散式流化的實驗現(xiàn)象。
掌握測量方法：學會流體通過顆粒層時流動特性的測量方法，如床層高度變化、床層壓降隨氣速變化等情況的測定。
測定臨界流化速度：通過實驗測定臨界流化速度，并作出流化曲線圖，以了解不同操作條件下流化床的性能。
二、實驗原理
流態(tài)化基本概念：當流體自下而上地流過顆粒層時，根據(jù)流速的不同，會出現(xiàn)固定床、流化床和輸送床三種不同的階段。在流化床階段，固體顆粒懸浮在流體中作上下、自轉(zhuǎn)、搖擺等隨機運動，類似沸騰的液體。
流態(tài)化分類：流態(tài)化按其性狀的不同可以分成散式流態(tài)化和聚式流態(tài)化。散式流態(tài)化中顆粒分布均勻，床層穩(wěn)定；而聚式流態(tài)化中會形成氣泡，床層極不穩(wěn)定，上界面以某種頻率上下波動。
流化床壓降與流速關(guān)系：床層一旦流態(tài)化，全部顆粒處于懸浮狀態(tài)。此時，床層壓降與流速之間存在一定的關(guān)系，可以通過實驗測定并繪制流化曲線圖來表示。
三、實驗裝置
固體流態(tài)化演示實驗裝置通常由流體系統(tǒng)（氣體或液體）、顆粒床層、分布板、壓差計、流量計等組成。例如，在氣-固系統(tǒng)中，空氣由風機供給，經(jīng)過流量調(diào)節(jié)閥、孔板流量計后進入分布板，再流經(jīng)顆粒床層從頂部排出。床層內(nèi)的固體顆粒通常采用小玻璃球等易于觀察的材料。裝置中還裝有壓差計用于指示床層壓降，標尺用于測量床層高度的變化。
四、實驗步驟
以氣-固系統(tǒng)為例，實驗步驟通常包括：
熟悉實驗裝置：了解實驗裝置的結(jié)構(gòu)和操作流程，檢查裝置中各個開關(guān)及儀表是否處于備用狀態(tài)。
準備實驗條件：用木棒輕敲床層使固體顆粒填充緊密并測定靜床高度；啟動風機或泵將調(diào)節(jié)閥調(diào)至較小流量。
觀察流化現(xiàn)象：緩慢打開流量控制閥增加氣量或液量注意觀察床層高度變化及臨界流化狀態(tài)時的現(xiàn)象。記錄不同流量下床層高度和壓差計的讀數(shù)。
改變操作條件：由大到小改變氣量或液量重復上述步驟注意操作要平穩(wěn)細致以避免帶出床層內(nèi)的固體顆粒。
結(jié)束實驗：關(guān)閉電源測量靜床高度比較兩次靜床高度的變化；整理實驗數(shù)據(jù)并繪制流化曲線圖。
五、實驗現(xiàn)象與結(jié)果分析
固定床階段：在流體流速較低時床層保持靜止狀態(tài)顆粒間無相對運動此時床層壓降與流速成正比關(guān)系。
流化床階段：隨著流速的增加顆粒開始松動床層高度增加并逐漸呈現(xiàn)流化狀態(tài)。此時床層壓降隨流速的變化關(guān)系變得復雜不再保持正比關(guān)系。在聚式流化床中還會觀察到氣泡的形成和破裂現(xiàn)象以及床層界面的波動。
輸送床階段：當流速進一步增加時部分顆粒開始被流體帶走床層高度繼續(xù)增加直至所有顆粒都被流體輸送出床層。此時床層壓降迅速下降直至為零。
通過固體流態(tài)化演示實驗可以直觀地觀察到固體顆粒在流體作用下的流化現(xiàn)象了解流化床的基本特性和操作條件對流化效果的影響。這對于化工、冶金、能源等領(lǐng)域中涉及固體顆粒處理的操作具有重要的指導意義。
YUY-GLTH固體流態(tài)化演示實驗裝置
| 技術(shù)指標 | 說 明 | |||
| 裝置功能 |
1、觀察聚式和散式流化實驗現(xiàn)象。 2、掌握流體通過顆粒床層流動特性的測量方法。 3、測定床層的堆積密度和空隙率。 4、測定流化曲線和臨界流化速度。 |
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| 設(shè)計參數(shù) |
常壓、常溫操作。 流化床內(nèi)流速 0.2m/s、流化床內(nèi)壓降 0.06—0.6KPa。 液體流量：40-400L/h。 氣體流量：2.5-25 m3/h。 |
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| 公用設(shè)施 |
水：裝置自帶不銹鋼水箱，連接自來水。實驗時經(jīng)水泵進入流化床后循環(huán)使用。 電：電壓AC220V，功率1KW，標準單相三線制。每個實驗室需配置1~2個接地點（安全地及信號地）。 氣：空氣來自風機（自帶氣源）。 實驗物料：變色硅膠和石英砂，外配設(shè)備：無 |
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| 主要設(shè)備 |
鼓風機：旋渦氣泵,功率 370W，最大流量50m3/h。 水泵為微型增壓泵，額定流量10L/min，功率90W，揚程8m。 流化床管內(nèi)徑：φ70mm；高：700mm,優(yōu)質(zhì)全透明有機玻璃材質(zhì)；固定床高度可達150mm,流化范圍可達550mm。 流體發(fā)布器及顆粒支撐板，200目不銹鋼。 蓄水箱：304不銹鋼材質(zhì)，容積60L。 流量測量：采用轉(zhuǎn)子流量計測量,液體流量：40-400 L/h,氣體流量：2.5-25 m3/h。 壓差測量：床層壓差測量采用倒U型壓差計或U型壓差計。 溫度測量：采用Pt100鉑電阻溫度傳感器進行檢測和顯示。 接觸器、開關(guān)、漏電保護空氣開關(guān)。 304不銹鋼管路、水箱、管件及閥門。 304不銹鋼儀表柜：測控、電器設(shè)備在實驗架上。 304不銹鋼材質(zhì)框架1600*500*1800mm(長×寬×高)，帶腳輪及禁錮腳。 |
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| 測控組成 | 變量 | 檢測機構(gòu) | 顯示機構(gòu) | 執(zhí)行機構(gòu) |
| 液體流量 | 轉(zhuǎn)子流量計 | 就地顯示 | 手動調(diào)節(jié) | |
| 氣體流量 | 轉(zhuǎn)子流量計 | 就地顯示 | 手動調(diào)節(jié) | |
| 流體溫度 | 鉑電阻溫度計 | 數(shù)字溫度儀表 | 無 | |
| 床體壓降 | U型壓力計或倒U型壓差計 | 就地顯示 |
無 |
|
