ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фазовый переход типа жидкость—нар из "Основы техники псевдоожижения" Выше было показано, что переход неподвижного слоя мелкозернистого материала в псевдоожиженное состояние может рассматриваться в аспекте аналогии с плавлением твердого тела. Соответственно обратный переход может трактоваться как затвердевание капельной жидкости. [c.377] Как известно, плотность твердого тела, получаемого при затвердевании жидкости, зависит от внешних условий (например, давления) и связана с особенностями образования кристаллической структуры. Например, установлено по меньшей мере семь разновидностей льда плотностью от 0,92 до 1,5 см и характерными температурами плавления [303]. Аналогично при разных темпах уменьшения скорости газа, а также в зависимости от плотности и вязкости ожижающего агента, из псевдоожиженных систем получаются неподвижные слои с различным характером укладки частиц (разной кристаллической структурой). Такие слои различаются объемным (насыпным) весом и в некоторой степени скоростью перехода в псевдоожиженное состояние. Они могут также заметно отличаться величиной пика давления Дл (более рыхлые структуры дают меньшие значения Дя) укажем, что аллотропные видоизменения льда характеризуются различной теплотой плавления. [c.377] Если слой сыпучего материала составлен из частиц, заметно разнящихся по размерам (или удельным весам), то возможно постепенное псевдоожнжение, сначала в основном мелких частиц, а с ростом скорости — и крупных. Обратно, при уменьшении скорости ожижающего агента на газораспределительную решетку сначала выпадает осадок главным образом крупных частиц, тогда как мелкие могут еще находиться в состоянии псевдоожижения. Это явление аналогично преимущественной кристаллизации одного из компонентов раствора при охлаждении последнего. [c.377] Характерно, что с увеличением разницы в размерах мелких и крупных частиц (или их плотностей) площадь, ограниченная кривыми на рис. Х-8, возрастает, что аналогично росту коэффициента разделения жидких бинарных смесей при увеличении разности температур плавления компонентов. [c.378] Заметим, что если бинарная смесь составлена не из частиц двух фиксированных размеров (или плотностей), а из узких фракций, то кривые не замыкаются на концах получаются диаграммы, изображенные на рис. Х-8, б. Полидисперсные псевдоожиженные системы аналогичны многокомпонентным жидким смесям. ЮбЗ По диаграммам ш — А легко построить кривые равновесия ти-па известных диаграмм у — х для бинарных жидких систем. Такая кривая (по мелкому компоненту), построенная для средней из диаграмм на рис. Х-8, а в координатах Ат1п)п—(Ат1п)и, изображена на рис. Х-10. [c.379] Тенденция к выпадению на решетку в первую очередь более крупных (тяжелых) частиц может быть практически использована для разделения смеси твердых частиц по их размерам (или плотности). Возможность такого разделения, теоретически обоснованная приведенными выше диаграммами, экспериментально подтверждена исследованиями сепарации зернистого материала в переходной области псевдоожижения [323]. В частности, возможно отделение какой-либо примеси твердых частиц от слоя с целью повышения его монодисперсности — по аналогии с процессом зонной плавки. [c.379] В заключение отметим, что псевдоожиженный слой может быть составлен из двух или нескольких различных равновзвешпвае-мых компонентов, раздельно псевдоожижаемых при одинаковых скоростях ожижающего агента. Размеры, удельные веса, форма и состояние поверхности частиц этих компонентов могут быть различными, но суммарное воздействие всех факторов может привести к получению одинаковых значений да. [c.380] Известно, что над свободной поверхностью псевдоожиженного слоя всегда имеются твердые частицы (облако разбавленной фазы), причем концентрация их увеличивается с ростом скорости, подобно увеличению давления паров над капельной жидкостью с ростом температуры. Капельная жидкость не может существовать при температуре выше критической, а плотная фаза псевдоожиженного слоя — при скоростях ожижающего агента, превышающих скорость витания частиц. [c.380] В диапазоне псевдоожиженного состояния (от до о)в) существует определенная равновесная зависимость между концентрацией твердого материала над слоем (в разбавленной фазе) и скоростью ожижающего агента [103, 247, 758]. Это равновесие рассматривается некоторыми авторами [758] в связи с зависимостью порозности системы от скорости газа. Если в сосуд, содержащий разбавленную фазу, при неизменной скорости газа вводить дополнительное количество твердых частиц, то величина е будет уменьшаться до некоторой определенной величины, после чего избыток твердого материала выпадает на распределительную решетку в виде плотной фазы псевдоожиженного слоя. Это явление характерно для насыщения паровой фазы и конденсации избыточного количества паров. [c.380] Предельное (равновесное) значение зависит от размера твердых частиц и отношения удельных весов твердого материала и ожижающего агента у /у [более характерным в этом случае будет, вероятно, отношение ( т — у)1у1 При этом очевидно, что равновесное значение (1 —е) уменьшается с ростом размера частиц, подобно уменьшению давления паров в каком-либо гомологическом ряду углеводородов с увеличением числа углеродных атомов в молекуле (с ростом размера молекул). [c.380] Упомянутые выше равновесные значения (1—е), и We имеют фиксированные значения в случае монодисперсного слоя (система моновариантна). В случае полидисперсных (хотя бы бинарных) систем эти величины, в соответствии с правилом фаз, определяются составом псевдожидкости. [c.381] В поведении полидисперсных систем наблюдается много общего с поведением многокомпонентных жидких смесей. Так, состав пара, образующегося при испарении многокомпонентной гомогенной жидкой смеси, зависит, как известно, от температуры и состава этой смеси. Экспериментально доказано [247, 432, 657], что количество и фракционный состав мелочи, уносимой потоком газа из псевдоожиженного слоя, зависит от скорости ожижающего агента и гранулометрического состава псевдоожиженного слоя. Это полностью соответствует концепции о равновесных концентрациях в паровой и псевдожидкой фазах. [c.381] При интенсивном барботаже газовых пузырен через псевдоожиженный слой над его поверхностью может оказаться определенное число крупных частиц, превышающих равновесную их концентрацию при данной скорости газа. Это явление аналогично механическому уносу и возрастающему отклонению от равновесия по мере увеличения интенсивности кипения жидких смесей. [c.381] При исследовании выноса частиц из многокомпонентного слоя, содержащего один крупный и несколько мелких компонентов, установлено [740], что унос каждого из мелких компонентов происходит независимо от присутствия остальных, если суммарное количество мелочи в слое не превышает 25%. Это явление аналогично закону Генри для разбавленных жидких многокомпонентных смесей. Можно предполагать, что константа Генри в рассматриваемом случае будет зависеть от скорости газа, подобно ее зависимости от температуры в случае жидких многокомпонентных смесей. [c.381] Совершенно очевидно, что размер, удельный вес и форма твердых частиц в бинарном псевдоожиженном слое могут быть подобраны так, что гранулометрический состав уноса и исходного слоя будет одинаковым, как это имеет место в случае азеотропных жидких смесей. [c.381] Наличие равновесия между разбавленной и плотной фазами псевдоожиженного слоя указывает на возможность применения процессов дистилляции и ректификации для разделения смесей сыпучего материала по размерам частиц [103, 118] или их удельным весам [118, 422]. Простейшим видом дистилляции является разделение смесей зернистых материалов путем выдува мелких фракций, часто используемое на практике. [c.381] Из приведенных таблиц, однако, нельзя сделать вывода о возможности четкого разделения исходной смеси по размерам. Заметим, что размещение в цилиндрической колонне [118] насадки из вертикальных с ержней не привело к заметному улучшению качества разделения. [c.382] Примечания 1. Исходная смесь мелких частиц ( 0,2, К-И) —32,8%, крупных ((/ 0,2 мм)-Ъ1,7%. [c.384] Примечания 1. Исходная смесь мелких частиц ( = 0,42—0,59 мм) —50%, крупных (d = 0,84 l,I9 мм)-50%. [c.384] Вернуться к основной статье