流態(tài)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(tài),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(tǒng)時,又稱沸騰床。當流速達到某一限值時,床層剛剛能被流體托動時,床內(nèi)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。
流化床的分類:
1.散式流化床:對于液固系統(tǒng),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(nèi)的分布比較均勻,故稱做散式流化床。
2.聚式流化床(氣泡床):對氣固系統(tǒng)而言,一般在氣速超過臨界流化速度后,將會出現(xiàn)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(tài)的流化床稱作聚式流化床或氣泡床。
3.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。
4.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。
5.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(tài)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(xiàn)。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(zhì)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(shù)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。