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前面文章 用化工的方法计算一下雨滴的速度-斯托克斯公式、沉降速度、流化床最大速度 中我们计算了颗粒在流体当中最大的下降速度--终端速度。

如果我们反过来考虑，以颗粒作为参照系，如果颗粒是固定不动的，那么计算出的结果就是流体中这些颗粒稳定存在的最小速度。如果流体速度超过这个计算值，那么颗粒就会被带走，如果低于这个计算值，那么颗粒就会留在这里。

说到这里，很多人就会认为计算出来的这个速度是临界流化速度。但是，这是错误的，因为托斯克斯公式计算出的速度是相对速度，如果颗粒物较多，多到不能忽略体积效应时，那么这个速度是间隙速度，及流体在颗粒物之间的流速。

而临界流化速度是空塔速度。即：不考虑塔内颗粒体积效应下的速度，即实际的空气流量与空塔截面积计算出的速度。

为什么临界流速速度是空塔速度？

因为这个参数是工程或工艺上使用的一个指标，需要统一操作基准。工程或工艺过程中需要一个统一的可以快速换算和计算的数据作为基准，采用空塔速度可以方便的同其它速度进行换算，比如相应风机或压缩机的流量、管道流速，方便计算压降等。

相同的空塔速度在不同颗粒空隙率下具有不同的间隙速度，因此间隙速度与颗粒空隙率以及介质流量有关。因此，采用终端速度方程计算的终端速度并不是临界流化速度。

那么如何计算临界流化速度呢？

计算临界流化速度需要从另一个角度考虑：

床体中的物料堆积，床体中的物料会因为自身重量而产生一个压强，当流体从床体下方穿过物料时，流体会发生压降。如果流体在经过物料过程中的压强等于物料自身重量的压强，那么流体就恰好将物料举起，这样就形成了流化态。

因此，公式就变成了如何计算流体经过物料的压降。这个公式就是注明的Ergun方程。

Ergun方程是由土耳其化学工程师Sabri Ergun于1952年提出的，方程公式如下：：

参数说明：

符号	参数	说明
L	床层高度	固定床反应器中填料的总高度
dp	颗粒直径	填充颗粒的等效直径
ε	空隙率	床层中空隙体积与总体积之比
μ	流体粘度	流体的动力粘度
u0	流体表观速度	基于空管的表观流速
ρ	流体密度	操作条件下流体的密度

Ergun方程主要考虑了两方面的压降来源：

1.粘性耗散（层流效应）：与流速的一次方成正比

2.动能耗散（湍流效应）：与流速的平方成正比比较经典

Ergun方程能够计算固定床反应器的压降，应用比较普遍，但是方程有一定的适用范围：

1、适用于球形或近似球形颗粒

2、适用于颗粒尺寸均匀情况

3、床层空隙率在0.35-0.7之间效果最佳

4、床径与颗粒直径比大于10

5、适用于计算雷诺数在0.1-1000范围内的压降

另外还有一系列的其它方程可以用于流化床压降的计算，比如Ergun的改进方程：Eisfeld-Schnitzlein方程、Dixon方程、KTA方程等。

通过Ergun方程公式，查询流体和物料的相关参数，带入后就可以直接计算即得到了流体在流经床层时产生的压降。在通过计算物料压降，比较两者的关系既可以得到速度是否满足流化要求。

当然上述公式比较复杂，手工计算复杂且困难，可以将数据输入到Excel表格，借助Excel表格的计算功能进行快速计算，但是还需要查询物质性质、编辑公式，也比较复杂。

本人开发的免费微信小程序《 我的化工工具箱 》，简称“ 化工工具箱 ”，具有通过Ergun方程快速计算流体压降的功能，小程序中还内置了常见的气体、液体介质参数，可以自主选择，省去了查找参数的麻烦。

使用方法：

1、找到首页最下方的流化压降计算功能选项卡，点击进入。

2、点击选择粘度按钮，找到适合的流体粘度，点击选择。 3、输入数据，点击计算按钮，算出结果。

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