在普通的气固流化床中,气体形成气泡的过程是一个复杂的现象。在低气速的固定床阶段,气体通过颗粒间的缝隙逸出,此时颗粒间并无相对运动,床层分布均匀。随着气速的增加,床层开始膨胀,且气速越大,膨胀越明显。当气速达到一定程度时,乳化相内气体达到饱和状态。若气速继续增大,气流通过气体分布板小孔上方颗粒层缝隙产生的摩擦曳力大于颗粒周围的重量和作用力时,小孔上方的颗粒层便会被推动,形成一个气体孔穴。
随着孔穴的扩大,穿过孔穴的气流产生的摩擦电力如果不能克服颗粒层的重量和周边压力,颗粒层可能会从孔穴边壁滑落,切割气体孔穴,形成一个完整的气泡,并最终离开气体分布板进入床层。值得注意的是,气泡的形成时间非常短,与气速有着密切的关系。
然而,当考虑到水平振动分量时,情况发生了变化。在气泡形成的过程中,由于床体与颗粒床层之间并非刚性连接,且颗粒床层在流化状态下可视为悬浮体,它与振动电机连接的床体的振动存在水平方向上的相位差。这种相位差形成了气体分布板与颗粒层之间的气泡水平切削作用,从而抑制了气泡的生成与长大。此外,这种作用还促使颗粒层与床侧壁发生振动碰撞,有助于消除附壁现象。
对于垂直方向的振动分量,由于气泡的表面张力较小,气泡在形成过程中受到垂直方向振动的分布板的挤压而破碎。这不仅抑制了气泡的生成与长大,还消除了附壁现象。同时,床侧壁与颗粒层之间的相对运动也存在相位差,进一步增强了气泡抑制效果。
综上所述,通过水平和垂直两个方向的振动分量在二维空间中对气泡的破碎抑制作用,振动流化床能够形成微泡甚至无泡的准散式流化床状态。这种独特的工作机制不仅提高了干燥效率,还优化了物料与热风的接触面积和干燥效果,为工业生产提供了强有力的技术支持。