本书为系统介绍多相流态化的研究生教材。内容包括流态化现象、气固流态化、液固流态化、气液固流态化等整个流态化谱的基础理论，并单独设章阐述了气液固浆态床、气固微型流态化、液固及气液固微型流态化和多相流态化测试技术等前沿热点内容。本书既有流态化基础知识的阐述，又有数值模拟前沿领域及工业应用示例的展示，具有重要的理论意义和实践价值。
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序
前言
第0章 绪论 1
0.1 流态化概论 1
0.1.1 概述 1
0.1.2 流态化历史沿革 2
0.1.3 流态化研究的前沿方向 4
0.2 颗粒及颗粒床层的特性 4
0.2.1 颗粒的特性 4
0.2.2 颗粒床层的特性 8
0.3 颗粒自由重力沉降 12
0.3.1 球形颗粒的自由沉降 12
0.3.2 阻力系数 13
0.3.3 影响因素 14
0.3.4 沉降速度的计算方法 15
0.4 流态化现象及分类 18
0.4.1 流态化现象 18
0.4.2 流态化的分类 19
0.5 流化床的主要特点 20
0.6 流化床的流体力学特性 21
0.6.1 流化床的压降 21
0.6.2 传统流化床的不正常现象 23
0.6.3 传统流化床的操作范围 23
0.7 传统流化床的总高度 24
0.7.1 浓相区高度 24
0.7.2 分离区高度 25
0.8 提高流态化质量的措施 25
0.8.1 分布板 25
0.8.2 设备内部构件 26
0.8.3 粒度分布 27
0.9 气力输送简介 27
0.9.1 稀相气力输送 28
0.9.2 密相气力输送 30
0.10 流态化工业应用简介 30
0.10.1 煤气化炉 31
0.10.2 石油加工中的气固相催化裂化反应系统 31
0.10.3 气固循环流化床燃煤锅炉 31
0.10.4 液固、气液固循环流化床废水处理系统 33
0.10.5 高效零结垢气液固循环流化床蒸发器 34
0.10.6 流化床干燥器 34
0.10.7 其他物理化学过程 35
习题 36
参考文献 36
第1章 气固流态化基础 38
1.1 流型及其转变 38
1.1.1 散式和聚式流态化的区分 38
1.1.2 流态化流型及转变 39
1.1.3 颗粒特性 45
1.1.4 宏观流动状态和局部流动状态 46
1.1.5 流型图谱及应用 47
1.2 鼓泡流态化 51
1.2.1 主要特征 51
1.2.2 气泡参数 53
1.2.3 乳化相参数 57
1.2.4 气体返混与混合 58
1.2.5 固体返混与混合 60
1.2.6 传热特性 61
1.3 湍动流态化 65
1.3.1 主要特征 65
1.3.2 气体返混与混合 65
1.3.3 固体返混与混合 66
1.3.4 传热特性 67
1.4 循环流态化 69
1.4.1 轴向流动特性 69
1.4.2 径向流动特性 71
1.4.3 气体返混与混合 74
1.4.4 固体返混与混合 76
1.4.5 传热特性 77
1.5 气力输送 80
1.5.1 密相气力输送 80
1.5.2 稀相气力输送 83
1.5.3 输送流化床 85
符号说明 85
习题 87
参考文献 87
第2章 气固流态化进展及应用 93
2.1 气固流态化的研究进展 93
2.1.1 喷动流化床 93
2.1.2 离心流化床 95
2.1.3 气固并流下行流化床 97
2.1.4 气固逆流下行流化床 98
2.1.5 高密度循环流化床 99
2.1.6 高循环倍率循环流化床 100
2.1.7 多床循环流化床 101
2.1.8 流态化强化技术 103
2.1.9 解耦与耦合技术 105
2.1.10 细颗粒流化床 107
2.1.11 纳米颗粒流化床 108
2.1.12 流化床的大型化及微型化 110
2.2 气固流动数值模拟和反应器模型 111
2.2.1 气固两相模型 111
2.2.2 反应器模型 113
2.2.3 计算流体力学模型 119
2.3 先进的气固流态化测量技术 120
2.3.1 流化床压降 120
2.3.2 颗粒温度 120
2.3.3 气体和颗粒速度 121
2.3.4 颗粒浓度 121
2.3.5 气泡和颗粒尺寸 122
2.4 气固流态化的工业应用 122
2.4.1 物理过程 122
2.4.2 非催化反应过程 126
2.4.3 催化反应过程 129
2.4.4 先进材料制备 132
符号说明 132
习题 133
参考文献 133
第3章 液固流态化 139
3.1 正向液固流态化 139
3.1.1 传统液固流化床 141
3.1.2 液固循环流化床 144
3.1.3 流动预测模型 147
3.1.4 工业应用 148
3.1.5 最新进展 153
3.2 逆向液固流态化 155
3.2.1 逆向液固流化床 157
3.2.2 逆向液固循环流化床 159
3.2.3 流动预测模型 160
3.2.4 工业应用 162
3.2.5 最新进展 163
符号说明 163
习题 164
参考文献 165
第4章 气液固流态化 168
4.1 气液固流态化基本概念 168
4.1.1 气液固流态化分类及意义 168
4.1.2 固定床与流化床的特点比较 171
4.1.3 工业应用简介 172
4.2 气液固流化床流体力学行为 172
4.2.1 流型及其过渡 172
4.2.2 临界流化速度及其计算 173
4.2.3 床层压降 174
4.2.4 床层膨胀 175
4.2.5 气泡行为 176
4.2.6 相含率 179
4.2.7 流动机理模型 181
4.3 气液固流化床的混合、传热和传质行为 195
4.3.1 传热 195
4.3.2 传质 197
4.3.3 相混合 198
4.4 气液固流化床的数值模拟 199
4.4.1 计算流体力学模拟方法 200
4.4.2 湍流模型 205
4.4.3 群体平衡模型 207
4.4.4 三欧拉法数值模拟算例 210
4.5 气液固流化床的基本测试技术 214
4.5.1 侵入式测试技术 214
4.5.2 非侵入式测试技术 216
符号说明 223
习题 224
参考文献 224
第5章 气液固浆态床 233
5.1 气液固浆态床的基本概念 233
5.1.1 气液固浆态床现象 233
5.1.2 工业应用背景 239
5.2 浆态床流体力学及传递和反应行为 243
5.2.1 浆态床实验及数值模拟研究 243
5.2.2 浆态床反应器的设计放大基础 263
5.2.3 浆态床研究的最新进展 266
符号说明 268
习题 269
参考文献 270
第6章 气固微型流态化 275
6.1 气固微型流化床的流体力学特性 275
6.1.1 床层压降与壁面效应 275
6.1.2 最小流化速度 277
6.1.3 最小流化状态下的床层空隙率 281
6.1.4 最小鼓泡流化速度 282
6.1.5 最小节涌流态化速度 284
6.1.6 湍动流态化转变 286
6.1.7 微型流化床内部流动特征 287
6.1.8 气体停留时间分布和返混 288
6.1.9 颗粒混合 293
6.1.10 微型流化床气固流动相图 295
6.2 微型流化床反应分析仪系统及应用特征 300
6.2.1 微型流化床反应分析仪系统构成 302
6.2.2 多级原位反应分析方法 304
6.2.3 颗粒在线采样方法 305
6.2.4 水蒸气环境实时快速调控方法 306
6.2.5 试验样品进料方法 307
6.2.6 气体取样方法 307
6.2.7 数据处理方法 308
6.3 微型流化床反应分析仪功能和特征 310
6.3.1 加热速率 310
6.3.2 气体外扩散阻力的消除 311
6.3.3 本征反应动力学 313
6.3.4 适用于快速反应 314
6.3.5 原位反应能力 315
6.3.6 等温和非等温可操作性 316
6.3.7 产品气体生成反应机理和动力学的获得 316
6.3.8 反应过程中固体颗粒特性实时变化测试 318
6.3.9 水蒸气气氛调节的灵活性 319
6.3.10 多级原位气固反应过程 320
6.4 微型流化床反应分析仪的应用实例 321
6.4.1 干燥 321
6.4.2 气体吸附和CO2捕集 322
6.4.3 气固催化反应 322
6.4.4 热分解反应 322
6.4.5 热裂解反应 322
6.4.6 热解反应 323
6.4.7 气化反应 323
6.4.8 燃烧反应 323
6.4.9 还原反应 324
6.4.10 外力场辅助的反应 324
6.4.11 受反应产物气体气氛抑制的化学反应 324
6.5 微型流化床技术展望 325
6.5.1 稳定操作的微型流化床反应器 325
6.5.2 适用于极端条件的微型流化床 326
6.5.3 微型流化床反应器适应大型化生产 326
6.5.4 外力场作用下的微型流化床反应器 326
6.5.5 微型循环流化床反应器 326
6.5.6 微型循环流化床热重分析仪 327
6.5.7 反应过程的实时监测和表征 327
符号说明 327
习题 328
参考文献 330
第7章 液固及气液固微型流态化 338
7.1 液固微型流化床简介 338
7.1.1 液固微型流化床的起源 338
7.1.2 液固微型流化床的研究进展 339
7.2 气液固微型流化床简介 344
7.2.1 气液固微型流化床的历史及研究进展 344
7.2.2 气液固微型流化床的设备结构 345
7.3 气液固微型流化床的流体力学特性 348
7.3.1 气液固微型流化床的床层压降与最小流化速度 348
7.3.2 气液固微型流化床的流型 353
7.3.3 气液固微型流化床的床层膨胀和收缩行为 357
7.3.4 气液固微型流化床的相含率特性 359
7.3.5 气液固微型流化床中的气泡行为 361
7.4 气液固微型流化床的介尺度机理模型 378
7.4.1 气液固微型流化床的介尺度机理模型建立 378
7.4.2 气液固微型流化床的介尺度模型求解 383
7.5 气液固微型流化床的数值模拟 388
7.5.1 控制方程和模拟方法 388
7.5.2 模拟的实验验证 395
7.5.3 气泡周围流体和颗粒的速度分布 397
7.6 气液固微型流化床的停留时间分布 399
7.6.1 RTD测试方法 399
7.6.2 RTD测试结果 400
7.7 气液固微型流化床的传质特性 401
7.7.1 苯甲酸溶解法测定的反应传质系数 401
7.7.2 NaOH溶液吸收CO2测得的传质系数 401
7.8 气液固微型流化床的反应性能 402
7.8.1 巴豆醛催化氧化 402
7.8.2 光催化降解亚甲基蓝 402
符号说明 403
习题 405
参考文献 405
第8章 多相流态化测试技术 411
8.1 基本参数测量 411
8.1.1 温度测量 411
8.1.2 压力测量 415
8.2 固相参数测量 418
8.2.1 颗粒浓度测量 418
8.2.2 颗粒速度测量 430
8.2.3 颗粒聚团测量 436
8.2.4 颗粒混合行为测量 439
8.2.5 颗粒流量测量 444
8.3 气相参数测量 447
8.3.1 气泡特性测量 447
8.3.2 气相混合行为测量 452
8.4 传热测量 456
8.4.1 平均传热系数测量 457
8.4.2 瞬时局部传热系数测量 459
8.4.3 辐射传热测量 462
习题 462
参考文献 463
京公网安备 11010102004214号