ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные типы пневмотранспортных установок из "Пневмо- и гидротранспорт в химической промышленности" При вертикальном гидротранспорте твердые частицы распределяются по поперечному сечению трубы неравномерно. Эта неравномерность зависит от соотношения плотностей твердой и жидкой фаз, от направления движения потока и его скорости. Впервые перераспределение твердой фазы в потоке гидросмеси обнаружено в работах [33, 34] применительно к вертикальному потоку равноплотной гидросмеси (р = ро). [c.108] Исследования [33, 34] проводили на лабораторном стенде со стеклянной трубкой диаметром 11,2 мм. Плотность твердых шарообразных частиц полиметилметакрилата составляла 1178 кг/м . Применяли узкие фракции частиц — диаметром 0,32, 0,80, 1,21 и 1,71 мм. Транспортирующей жидкостью была смесь глицерина, бутандиола-1,3 и воды плотность жидкости равнялась плотности твердых частиц. Вязкость жидкости изменяли от 17 до 410 мПа-с, подбирая различные пропорции компонентов. [c.108] Скорость жидкости в трубе не превышала 89,7 см/с. Режим движения жидкостного потока — ламинарный. Параметр Рейнольдса, отнесенный к диаметру трубы и скорости жидкости, был в пределах 3,7—694. Концентрация твердой фазы составляла 0,33—4 частицы в 1 см . [c.108] Формирование структуры двухфазного потока завершается на некотором расстоянии от входа потока в трубу. При одинаковых скоростях потока, концентрациях твердого материала и прочих равных условиях структура потока в сечениях трубы, отстоящих на 6,31 и 120 см от входа в трубу, различна (в сечении, отстоящем на 6 см от входа, концентрация твердых частиц на разных расстояниях от центра трубы практически одинакова). В сечении, находящемся в 31 см от входа в трубу, увеличивается кольцевое пространство чистой жидкости у стенки, уменьшается концентрация твердых частиц в цриосевом пространстве трубы и возрастает концентрация частиц в средней части радиуса. В сечении, отстоящем от входа на 120 см, заканчивается процесс формирования концентрационного пика (пик удален от центра трубы на расстояние 0,6 ее радиуса). [c.109] Структура потока нри ро р и ро р ясна из табл. II. 1. В первом случае в зависимости от направления движения образуются пристенный слой чистой жидкости и двухфазное ядро потока (при восходящем движении) или двухфазная зона у стенок трубы и ядро чистой жидкости в приосевой зоне (при нисходящем движении). Во втором случае (ро р) структура потока противоположна. Когда ро=р, эффект Сегре — Зильберберга проявляется и в пристенной и приосевой зонах трубы. [c.110] Таким образом, структура потока при вертикальном гидротранспорте характеризуется наличием ядра из концентрированной гидросмеси или чистой жидкости. Как уже указывалось, это ядро формируется на определенном расстоянии от входа гидросмеси в гидроподъемник. Участок, на котором формируется ядро потока, называют участком стабилизации. Ядро потока занимает определенную часть поперечного сечения трубы. [c.111] Характеристиками структуры потока являются длина участка стабилизации и отношение радиуса ядра потока Яй к радиусу трубы R. Эти параметры исследованы в работе [38] применительно к восходящему потоку гидросмеси при ро р, т. е. при двухфазном ядре и однофазном периферийном слое. В табл. II. 2 приведены полученные экспериментальные данные жидкой фазой являлись водные растворы, а твердой — уголь, канифоль и карболит. Эксперименты [37] показали, что участок стабилизации сокращается при росте вязкости жидкости и диаметра трубы и при уменьшении концентрации твердой фазы. [c.111] Экспериментально установлено [38], что если Яe=vD/v превышает 2300, эффект Сегре — Зильберберга исчезает. Таким образом, эффект Сегре — Зильберберга проявляется только при ламинарном двин ении потока, что и было впервые установлено в работах [33, 34]. [c.113] Может возникнуть вопрос, насколько вероятен в промышленной практике ламинарный режим движения потока. Для ответа проделаем простой расчет. [c.113] Скорость витания твердых частиц диаметром 1 мм с плотностью 1800 кг/м в воде, согласно формуле (1.39) и табл. 1.8, составляет 0,02 м/с. Если скорость водяного потока вдвое больше скорости витания частиц и равна 0,04 м/с, при гидротранспорте в трубе диаметром 50 мм параметр Рейнольдса составит 2000, т.е. режим будет ламинарным. При этом следует иметь в виду, что наличие твердой фазы может изменить критическое значение Не, определяемое по вязкости жидкости. [c.113] Не в пример однофазной жидкости, критическое значение Не для потока, содержащего твердую фазу, может изменяться в широких пределах в зависимости от физических свойств твердой фазы, ее концентрации и размера частиц [41]. В некоторых случаях твердая фаза снижает критическое значение Ре и вызывает наступление турбулентного режима при параметре Ке, меньшем критического. Это наблюдается в системе вода —песок. Наоборот, в системах вода — глина, вода — резиновая крошка и вода — канифоль существует поздняя турбулизация, т. е. увеличение критического значения Ке. При содержании песка в смеси с нефтью, равном 200 г/л, турбулентный режим возникает при Ке 400, а при 600 г/л Ке 300. Для смеси глицерин — песок критическое значение Ке равно 150—200 [41]. Для смесей вода — канифоль и вода — резиновая крошка критическое значение Ке находится в пределах от 4000 до 18000 в зависимости от концентрации твердой фазы [41]. Для смеси вода — глина критические значения Ке даже превышают указанные величины [41]. [c.113] Таким образом, в промышленной практике структура вертикального двухфазного потока с проявлением эффекта Сегре —Зильберберга возможна. Вероятность существования такого потока в реакторном устройстве может быть даже выше, чем в обычном гидроподъемнике. [c.113] В работе [39] сопоставлены структуры восходящего и нисходящего потоков гидросмеси при ро = 0,86 и 0,88 г/см и р = 0,92 г/см . Сравнение истинных объемных концентраций в объемах восходящего (о]) и нисходящего (02) потоков, отсекаемых при опытах, с концентрацией частиц в жидкости (ки в кг/м ) показало, что отношение СТ2/К1 больше отношения а1//С1, когда скорость витания составляет 1,8—2,2 см/с (жидкая фаза — транс форматорпое масло ро = 0,88 г/см V = 0,25 см /с) Для частиц со скоростью витания 3,6 см/с (жидкая фа за — соляровое масло ро = 0,86 г/см v=0,06 см /с наблюдалась обратная картина а2//С1 было меньше сг / Соотношение скоростей жидкого потока и витания твер дых частиц в работе [39] не указано. [c.114] Очевидно, экспериментальному факту, обнаруженно му в работе [39], можно дать следующее объяснение, При ламинарном режиме существует параболическое распределение скоростей потока, и максимальная ско рость приходится на ось трубы. При восходящем потоке твердые частицы, сосредоточиваемые в приосевой зоне, находятся под действием максимальных локальных скоростей и двигаются быстрее, чем те же частицы при нисходящем потоке, где они сосредоточены в пристенной зоне. Ускорение движения частиц в восходящем потоке и обусловливает уменьшение о /к1 по сравнению с О2//С1 (при равных /С1). [c.114] Гельперин Н. И. и др.— Изв. вузов, сер. Энергетика , 1976, 2, с. 94-99. [c.116] Для характеристики пневмотранспорта могут быть использованы следующие признаки направление транспортирования концентрация твердой фазы размер транспортируемых частиц характеристика периодичности транспортирования давление в системе. [c.119] По направлению транспортирование может быть вертикальным, горизонтальным и наклонным. [c.119] Сыпучий материал можно транспортировать в пневмоподъемниках при высокой, средней и низкой объемной концентрации. Верхней границей низкой концентрации твердого материала следует считать 0,03—0,04 м /м Такая концентрация еще не оказывает заметного влияния на скорость витания твердых частиц эту скорость можно определять с приемлемой для технических расчетов точностью без учета концентрации (подробнее см. в гл. I табл. 1.13). Объемную концентрацию твердой фазы от 0,03—0,04 до 0,1—0,12 м /м можно отнести к средней концентрации. Объемная концентрация выше 0,1—0,12 м /м считается высокой. [c.119] По размеру транспортируемых частиц пневмотранспорт подразделяют на пневмотранспорт пылевидного материала (диаметр частиц менее 1 мм) и пневмотранспорт сыпучего (гранулированного, кускового) материала ( 1 мм). [c.119] Когда пневмотранспорт включен в схему технологической установки, общее давление в системе может быть повышенным. При этих условиях пневмотранспорт будет осуществляться в системе с высоким давлением. Пневмотранспорт может быть нагнетательным и всасывающим. Движущей силой нагнетательного пневмотранспорта является избыточное давление, создаваемое в начале пневмоподъемннка. При всасывающем пневмотранспорте в конце пневмоподъемннка создается разрежение и вся система находится в вакууме. [c.120] Вернуться к основной статье