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临界流化速度
冶金机械
由以上分析可见，冶金机械流态化床层中要求的最小表现流速是临界流化速度Umf，而最大的表观速度是颗粒带出速度ut。对冶金过程的颗粒物料输送而言，Umf则是垂直输送的理论最低速度，也是经验决定水平输送速度的重要依据。
1临界流化速度
临界流化速度即床层的压降等于单位截面床层的重力，全部颗粒刚好浮起时流体的表观流速。关于临界流化速度Umf，目前尚不能用理论公式进行精确计算，其确定方法主要有两种，一是实验测定法，即通过测定床层的压降——流速关系曲线来确定，通常采用降低流速法较精确(见图1-2-64);二是近似计算法，即用因次分析或相似理论的方法通过实验求得经验公式进行计算。下面主要介绍近似计算法。
式(1-2-202)和（1-2-203)也适用于临界流化点的压降计算
即. a 1rn(1一"m)_ 。产1一"mf_H'fpgUmf (1^%产、
即- Ap=15^^mr~($37+1-75imrh (1-2-205)
Ap=(ps-Pg)(1-"mfOgHmf (206)
令床层的压降等于单位截面床层的重力，将式（1-2-205)和（1-2-206)合并，再在两边同乘以d3p/p#2(1-"mf)，则得
1501-|m-3p#m%£+1-7^Tir(3P#m%)2=4( (1-2-207)
(1)在颗粒雷诺数较小的情况下，即R(p)<20时，主要为粘性损失，上式左边第二项可忽略，式（1-2-207)可简化为
Umf=f$s3p)2、（Ps-Pfi)•Tim^ (1-2-208)
150 #1-"mf
(2)在颗粒雷诺数R(p)较大，即R(p)>1000的情况下，只需考虑动能损失，式(1-2-207)左边第一项可忽略，于是
(1-2-209)
*2_ .Ps-Pk.3
Umf"1.75Pg#
应用式(1-2-208)和（1-2-209)计算Umf时，颗粒的形状系数！s和临界孔隙率的数据常常不易获得。但它们之间存在如下近似关系：
1
3 11，，3!
■mf
-14
将式(1-2-210)代入式(1-2-207)则得全部雷诺数范围的关系式：
=(■■.了)2+0.0408Xd(Ps-Pg)gPg)]!/2-
33.7
令/$(Ps-Pg)gps^$2_Ga，称为伽利略数，则
Re(p)_"(33.7)2+0.0408Ga-33.7将式(1-2-210)分别代入式(1-2-208)和（1-2-209)：
d(ps二"g)g
当R(p)<20时：当Re(p)>1000时
*mf"
*mf'
1650$
1-2-210)
(1-2-211)
1-2-212)
(1-2-213)
1-2-214)
24.50"
用式(1-2-211)~(1-2-214)这些简化式，以常用参数如密度、粒径、气体粘度等计算所得的u+f具有一定的偏差。若能已知！和e+p以式（1-2-208)>(1-2-209)计算，则所得umf值相对要可靠一些。
必须指出，用上述关系计算混合颗粒床层的U+f时，只适用于粒度分布比较均匀的颗粒床层。对于非均匀颗粒床层，式中的dp为颗粒群的平均直径dp。但当粒度分布较宽，组成床层的两种颗粒粒径之比#6?1时，上述关系式就不适用了，因为细粉在粗颗粒的空隙中就流化了，但粗颗粒还不能悬浮起来。
临界流化速度除了可以按上述公式计算外，也可进行实验测定。通过实验测出流化床回到固定床的一系列压降与流速的关系，绘出图1-2-65所示的流态化曲线，从曲线上可直接读取临界流化速度。
实际测定时常用空气作流化介质，然后再根据实际生产条件对测定值进行修正。若令<f代表以空气为流化介质时测出的临界流化速度，则实际生产中的临界流化速度U+f可按下式推算：
_0$a、Ps-Pg*+f_*+f('
)
f$^Ps-"a)
(1-2-205)
式中Pg-
Pa
-实际流化介质的密度，kg*m-空气的密度;kg*rn二3;
-实际流化介质的粘度，Pa*s;
$a——空气的粘度，Pa-s。
2颗粒带出速度
通过流化床的流体速度，一方面受到U+f的限制，小于此值时，不能形成正常的流态化；另
二3
方面又受到颗粒带出速度Ut的制约，当流速接近Ut时，就会有颗粒被流体夹带走。为使床层正常流态化，流体的操作流速必须大于Umf而小于Ut。但是，在气力输送颗粒物料时，又要求气流速度大于Ut，这样才能顺利地进行输送。因此颗粒的带出速度Ut是研究颗粒在气流中运动的最重要的动力学参数。

图1-2-68颗粒在流体中的受力分析颗粒带出速度要根据流体力学原理求出。
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