ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гидродинамика кипящих (псевдоожиженных) зернистых слоев из "Основные процессы и аппараты Изд10" посвященных процессам адсорбции и сушки. Здесь отметим только, что псевдоожижению подвергаются частицы значительно меньших размеров, чем частицы материалов, находящихся в неподвижном слое. Гидравлическое сопротивление кипящего слоя при этом относительно невелико, а уменьшен йе размеров частиц приводит к увеличению поверхности их контакта с потоком и снижает сопротивление диффузии внутри частиц при взаимодействии между твердой и газовой (или жидкой) фазами. В результате возрастает скорость протекания многих процессов. [c.106] Закономерности движения жидкости через зернистые слои, рассмотренные выше,. соблюдаются практически при любых скоростях потока лишь при движении его сверху вниз. Когда поток движется снизу вверх, эти закономерности применимы лишь при условии, что скорость потока не превышает такого значения, при котором неподвижность слоя нарушается. [c.106] На рис. П-31 показаны три возможных состояния слоя твердых частиц в зависимости от скорости восходящего потока. [c.106] Типичные графики изменения высоты зернистого слоя и перепада давлений в нем (гидравлического сопротивления) в зависимости от фиктивной скорости газа (скорости, отнесенной ко всему сечению аппарата) представлены на рис. И-32. [c.107] Скорость, при которой нарушается неподвижность слоя и он начинает переходить в псевдоожиженное состояние, называют скоростью псевдоожижения и обозначают через При увеличении скорости газа до значения, равного Шпс. сопротивление зернистого слоя, как следует из рис. И-32, б, возрастает с увеличением ьУо. 2 его высота практически не изменяется (линия ЛВС на рис. II-32, а). [c.107] Из рис. П-32, б видно, что указанное условие выполняется для всей области существования псевдоожиженного слоя (линия С ), вплоть до того момента когда скорость становится такой, при которой слой разрушается и начинается массовый унос частиц потоком. Эту скорость называют скоростью уноса, или, иначе, скоростью свободного витания частиц, и обозначают символом Последнее название обусловлено тем, что при массовом уносе порозность слоя столь велика (е приближается к 1), что движение отдельных частиЦ можно считать не зависящим от воздействия других частиц слоя. Каждая отдельная частица свободно витает, т. е. не осаждается и не уносится потоком, при условии, что ее вес в среде уравновешивается силой сопротивления, возникающей при обтекании частицы потоком. Значение г св может быть найдено исходя из этого условия. Малейшее превышение скорости Шо над величиной приводит к уносу частицы. [c.107] В случае уменьшения скорости потока после псевдоожижения слоя наблюдается явление гистерезиса зависимость гидравлического сопротивления неподвижного слоя от скорости потока выражается не линией AB (рис. П-32,б), а прямой D, расположенной ниже. Это связано с тем, что порозность неподвижного слоя по окончании его псевдоожижения становится несколько выше, чем до псевдоожижения. Последнее подтверждается также данными рис. П-32,а— высота неподвижного слоя после псевдоожижения (ордината линии D) больше, чем она была до псевдоожижения (ордината линии АВ). Если вновь начать подачу газа в образованный путем псевдоожижения более порозный слой, то при увеличении скорости получается зависимость, соответствующая линии D, и явление гистерезиса уже не наблюдается. [c.108] Надо заметить, что резкий переход от неподвижного к псевдоожиженному состоянию зернистого слоя характерен лишь для слоев частиц одинаковой дисперсности. Для полидисперсных слоев существует не скорость псевдоожижения, а область скоростей псевдоожижения, в которой начинается и завершается переход от неподвижного к полностью псевдоожиженному слою. [c.108] Число псевдоожижения характеризует интенсивность перемешивания частиц и состояние псевдоожиженного слоя. Опытным путем найдено, что во многих случаях интенсивное перемешивание достигается уже при Kw — 2. Оптимальные значения /Сш устанавливаются обычно практически для каждого конкретного технологического процесса и могут изменяться в довольно широких пределах. [c.108] Полностью однородное псевдоожижение практически возможно лишь при псевдоожижении твердых частиц в потоке капельной жидкости. При этом увеличение скорости сверх приводит к соответствующему возрастанию высоты слоя без каких-либо заметных колебаний его верхней границы. Расстояние между частицами в данном случае увеличивается постепенно, а жидкость движется в свободном объеме между ними сплошным потоком. [c.108] Однако чаще всего в промышленности используют процессы псевдоожижения в системе газ — твердая фаза. Для этой системы псевдоожижение, как правило, является неоднородным часть газа движется через слой не сплошным потоком, а в виде пузырей, которые разрушаются, достигнув верхней границы слоя, что вызывает колебания высоты слоя. На рис. П-32,а показаны пунктиром (линии СЕ и Ei) пределы колебания высоты псевдоожиженного слоя. [c.108] Такой режим работы называют поршневым псевдоожижением. Его возникновению способствуют, кроме возрастания скорости газа, увеличение размера частиц и уменьшение диаметра аппарата. Поршневой режим нежелателен, так как при нем резко ухудшается равномерность контакта между газом и твердыми частицами. [c.109] При псевдоожижении некоторых материалов однородность слоя нарушается также вследствие каналообразования, при котором происходит проскок ( байпасирование ) значительного количества газа (жидкости) через один или несколько каналов, образующихся в слое. Каналообразование особенно часто наблюдается при применении материалов с очень мелкими или слипающимися частицами, склонными к агломерации. Предельным случаем каналообразования является фонтанирование, при котором поток газа (или жидкости) прорывается сквозь слой по одному большому каналу, возникающему близ оси аппарата. [c.109] Режим псевдоожижения, соответствующий изменению скоростей в пределах от ДО св. называют п с е в -доожижением в плотной фазе, в отличие от режима, при котором 0)о ев и происходят пневмотранспорт твердых частиц в разбавленной фазе кипящего слоя. [c.109] Основные гидродинамические характеристики псевдоожиженных слоев находят следующими методами. [c.109] Скорость псевдоожижения наиболее надежно определяют на лабораторных или полупромышленных установках, измеряя сопротивление Др слоя в зависимости от фиктивной скорости Шр. Результаты измерений обычно представляют графически в виде зависимости типа приведенной на рис. П-32, б. [c.109] Расчетным путем величина может быть определена исходя из указанного вьиые условия равенства сопротивления слоя весу твердой фазы, отнесенному к единице площади поперечного сечения аппарата. [c.109] счет скорости витания ш в, при которой происходит разрушение слоя и массовый унос частиц, как указывалось, проводят аналогично расчету скорости свободного осаждения частиц Wo .- Например, по уравнению (11,122), пригодному для всех режимов движения частиц. . [c.110] Прн работе с полидисперсными слоями, если при расчете в пс с помощью уравнения (11,138) можно использовать средний размер частиц, скорость начала разрушения псевдоожиженного слоя надо определять по уравнению (11,122а) для самых мелких частиц, наиболее легко выдуваемых из слоя. [c.110] Вернуться к основной статье