黏性颗粒聚团流态化及应用
2009-1
化学工业出版社
周涛
240
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流态化作为化学工程与技术中的一门新学科，经历近70年的发展，已经得到广泛应用，如炼油厂的重油催化裂化、化工行业的流态化干燥、电厂中的流化床燃烧锅炉、环保领域的硫化物脱除等。随着科学技术的发展，特别是微细、超细或纳米材料的迅速发展，流态化的研究重点也从大颗粒转移到更细小的颗粒，开发适用于微细、超细或纳米材料加工与反应的新型反应器势在必行。 在20世纪70年代，Geldart定义C类颗粒为“极端难于正常流态化”时，对黏性颗粒流态化还没有多少认识。所谓黏性颗粒（包括微细、超细或纳米级颗粒），其特点为颗粒的粒径小，颗粒间的黏附力较大，易形成自然聚团和流态化聚团，一般条件下难于流化或输送。如何减少甚至消除流化床中黏性颗粒的团聚现象，实现“正常”流态化，就成了其研究的重点和关键。 与A类颗粒相比，黏性颗粒由于颗粒间黏附力较大，难于流态化或输送。但由于黏性颗粒所具有的某些特殊性质，如粒径小，表面积大，因而工业应用前景广阔。如气凝胶，由于其巨大的表面积，可作为催化剂或吸附剂；颗粒更细的磁粉，其打印效果清晰亮丽；微米级炭黑，经过流态化改性，可作为高级墨水或染料的原料，等等。随着新材料，特别是纳米材料的不断涌现，作为黏性颗粒应用研究的一个重要研究领域——黏性颗粒的流态化技术显得越来越重要。
以大量的试验研究结果为依据，说明采用外力场方法和本征方法能够有效破碎聚团和减小气泡，使黏性颗粒能够“正常”流态化。在此基础上，通过建立数学模型，进一步阐明其作用机理。可指导化工、矿物冶炼、环境治理、颗粒表面改性、颗粒学研究与应用中的黏性颗粒流化床的设计与操作。 《黏性颗粒聚团流态化及应用》内容包括：颗粒的性质与分类，鼓泡床中超细颗粒及纳米颗粒聚团流态化，振动场中超细颗粒及纳米颗粒聚团流态化，磁场床中黏性颗粒聚团流态化，旋转流化床中超细及纳米颗粒聚团流态化，声场中超细颗粒及纳米颗粒聚团流态化，黏性颗粒添加组分的流态化，黏性颗粒表面改性后的流态化及应用。 《黏性颗粒聚团流态化及应用》论述力求通俗易懂、理论与实际相结合，可作为科研人员、工程技术人员的专业学术参考书，也可以作为大专院校教师、研究生的教学参考书。
第1章 颗粒的性质与分类1.1 黏性颗粒的物性1.2 颗粒的分类第2章 鼓泡床中超细颗粒及纳米颗粒聚团流态化2.1 黏性颗粒在鼓泡床中的流化性能2.2 黏性颗粒的流化性能判据2.3 黏性颗粒聚团流化床中力平衡模型2.4 基于Richardson-Zaki方程的聚团模型第3章 振动场中超细颗粒及纳米颗粒聚团流态化3.1 黏性颗粒在振动场中的流化性能3.2 超细及纳米颗粒在振动床中破碎与团聚模型第4章 磁场床中黏性颗粒聚团流态化4.1 黏性颗粒在磁场中的流化特性4.2 黏性颗粒在磁场中的流态化理论分析第5章 旋转流化床中超细及纳米颗粒聚团流态化5.1 实验装置5.2 黏性颗粒在旋转流化床中的流化性能5.3 旋转流化床中聚团大小估算模型第6章 声场中超细颗粒及纳米颗粒聚团流态化6.1 实验装置6.2 黏性颗粒在声场中的流化性能6.3 声场流化床中聚团能量平衡模型第7章 黏性颗粒添加组分的流态化7.1 微米级颗粒中添加组分的流态化7.2 纳米颗粒中添加组分的流化性能7.3 理论分析第8章 黏性颗粒表面改性后的流态化第9章 应用符号说明参考文献
第1章 颗粒的性质与分类 1.1 黏性颗粒的物性 黏性颗粒的物性包括颗粒的粒径及粒度分布、颗粒松堆密度和压实密度、黏性剪切强度、聚团密度和聚团大小。颗粒的粒径及粒度分布可由Bl-XDC激光散射粒度仪（brookhaven instruments corporation）和SEM（或TEM）测量。颗粒松堆密度和压实密度可使用日本生产的粉体特性测试仪（powder characteristics test-er，Type PT-E）测量。颗粒的黏性剪切强度采用日本生产的黏性剪断实验机测定。下面详细介绍颗粒的黏性剪切强度、聚团密度和聚团大小的测量方法。 1.1.1 颗粒的黏性剪切强度测量 颗粒的黏性剪切强度其实验测量方法及程序如下： ①首先，将下盒固定在台车内，而台车放在水平轨道上，并与电动机相连。将物料均匀地倒人下盒内（约2/3），抚平，用5kg重的砝码压实。 ②将上盒放在下盒上（参见图1-1），上盒的一端与弹簧秤相连，再装人物料，压实后盖上上盖。 ③在上盖上压上2009重的砝码。启动电动机， 当上盒与下盒刚刚发生滑动时，从弹簧秤上可读出剪切力的大小。 ④重复上述步骤①-③三次或更多，剪切力的读数取平均。
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