ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Критическая скорость псевдоожижения из "Аппараты с кипящим зернистым слоем" Для многих материалов, зерна которых имеют округлую или неправильную форму, можно ввести замену Од = 6/ , где под следует понимать средний поверхностный диаметр с учетом коэффициента формы (4 = ф4кв). Значения констант /Ск с и а также коэффициента формы ф для разных типов слоев рекомендованы в наших монографиях [1, 2]. [c.22] Полная зависимость (1.22) изображена на рис. 1.9. [c.24] При псевдоожижении тех же кварцевых частиц водой комнатной температуры (р = 1000 кг/м , v = 10 mV ) имеем do = 170 мкм и о = 3 см/с. [c.24] Поскольку при псевдоожижении водой и воздухом плотность зерен твердой фазы р,, входит в выражения для do и Ыо под знаком кубического корня, то расчетные значения этих параметров для частиц различных используемых материалов от силикагеля (р = = 600 кг/м ) до магнетита (р = 5000 кг/м ) будут отличаться всего на 50 / от приведенных. [c.24] При бо = 0,48 это изменяет численные значения коэффициентов при 0 от 41,6 до 31,6, а при о от 1,24 до 1,40. [c.25] Полученные простые интерполяционные зависимости (1.22)— (1.22 ) позволяют предсказать зависимость критической скорости кр и соответствующего весового расхода газового потока = = Р кр от давления и температуры [1 2 гл. II ]. При правильном учете коэффициента формы ф и среднего поверхностного диаметра а их можно рекомендовать для инженерного расчета с точностью =ь30%. Чем более неправильную форму имеют частицы и чем ниже Ф, тем выше обычно начальная порозность неподвижного слоя Поскольку в выражение для сопротивления мелких частиц величины ф и Ёо входят совместно в виде произведения ф бо/(1 — Вд), то их изменения частично взаимно компенсируются [И], что позволяет без большой погрешности распространить более простое соотношение (1.21) на эти системы, рассчитывая Ке и Аг по эквивалентному диаметру. [c.25] Средние порозность е и удельная поверхность Оо являются хотя и основными, но не единственными параметрами, определяющими структуру и гидравлическое сопротивление слоя. Индивидуальные различия в распределении частиц слоя по размерам и форме вообще не могут быть выражены небольшим числом дополнительных параметров, например, дисперсией и более высокими моментами этих распределений. Эти обстоятельства привели к тому, что в сотнях опубликованных работ каждый исследователь старался подобрать свою корреляцию для критической скорости псевдоожижения, справедливую на самом деле лишь для изученных им систем и в исследованной им области изменения определяющих параметров. Проведенное нами в 1968 г. [1, с. 149] сопоставление около 80 предложенных корреляций показало практическую близость большинства из них к простой инженерной формуле (1.21). Несмотря на продолжающийся поток публикаций и предложений новых корреляций для и р, это положение за истекшие 10 лет практически не изменилось. [c.25] Кроме того, имеются и другие причины, обусловливающие возникновение сил сцепления между частицами и определяющие значение дополнительного слагаемого То в условиях потери устойчивости стационарного слоя (1.3). Это, например, влажность, создающая капиллярные мостики вокруг мест соприкосновения частиц. Затем статическое электричество, возникающее при трении насыпаемых частиц. Для очень мелких частиц с диаметром 40—60 мкм начинают играть существенную роль вандерваальсовы силы межмолекулярного притяжения поверхностных слоев зерен. [c.26] Все эти факторы способствуют агрегированию частиц и псевдоожижающий поток вынужден поднимать куда более крупные и тяжелые агрегаты, чем это мы предполагали бы, подставляя в расчетные формулы (1.21) или (1.22) среднеситовой диаметр зерен da. В некоторых случаях псевдоожижение таких агрегирующие систем воздушным потоком становится вообще невозможным и для разрушения образовавшихся в слое агломератов частиц приходится накладывать дополнительные механические воздействия — вибрацию слоя [12] или перемешивание специальными мешалками [13]. [c.26] НИЯ слоя растянется на некоторый интервал скоростей, как показано на рис. 1.10, б. Определяя по-прежнему из пересечения начального участка Арсл = / ( ) с горизонталью (рис. 1.10), вводят дополнительную характеристику кр.пол кр — скорость полного псевдоожижения [14]. [c.27] Для широкополидисперсных слоев наличие интервала и р.пол — и р определяется тем, что уже при наиболее мелкие фракции начинают выдуваться из поровых каналов между крупными (суффозия) и в верхней части колонки образуется псевдоожиженный слой мелочи. С дальнейшим ростом скорости потока и начинают псевдоожижаться все более крупные фракции. Интенсивное же макроскопическое перемешивание твердой фазы в уже псевдоожиженном участке увлекает за собой и самые крупные фракции. В результате полное псевдоожижение всего полидисперсного слоя наступает при скорости кр.пол даже меньшей скорости псевдоожижения самой крупной фракции с = ах [14]. [c.27] При невысоких слоях и относительно малом сопротивлении газораспределителя возможен локальный проскок газа по образовавшимся отдельным каналам — так называемый канальный проскок, схематически показанный на рис. 1.12, а. В длинных и узких лабораторных колонках могут образовываться разрывы слоя на отдельные участки — поршневой режим псевдоожижения, схематически показанный на рис. 1.12, б. [c.28] Таким образом, по кривой расход—напор далеко не всегда можно уловить точку начала псевдоожижения и определить Икр-В этих случаях судить о переходе слоя в состояние псевдожидкости удобно по некоторым косвенным признакам. Так, положенное на верхний уровень стационарного зернистого слоя тяжелое макроскопическое тело остается неподвижным, а при переходе слоя в псевдоожиженное состояние проваливается [17]. Резко падает в этот момент и сила, необходимая для проворачивания мешалки в слое [18]. Обращается в нуль угол естественного откоса (1.4) [19]. Возникновение при псевдоожижении интенсивного перемешивания твердой фазы сопровождается резким усилением теплоотдачи от поверхностей нагретых тел, погруженных в слой, которое может быть зарегистрировано соответствующими датчиками [20]. [c.29] В последнее время резко возрос интерес к псевдоожижению смесей частиц не только разного размера, но и различного удельного веса. Так, проблемой номер один сейчас является разработка методов низкотемпературного (700—900 °С) сжигания твердого топлива в кипящем слое [21 ]. С одной стороны, высокие коэффициенты теплоотдачи от кипящего слоя к погруженным поверхностям теплообмена позволяют в принципе в несколько раз уменьшить габариты аппаратов большой мощности за счет совмещения топки с парогенератором. С другой же стороны, помещение в кипящий слой кускового известняка или доломита позволяет связывать выделяющуюся в процессе сжагания угля ЗОа и тем самым успешно решить экологическую проблему. Сам кипящий слой при этом состоит из частиц низкосортного угля, золы и доломита различных размеров и плотностей Р(, так что может возникать сегрегация этих частиц по высоте кипящего слоя, а наиболее мелкие из них будут попросту выноситься из слоя (унос, механический недожог). Близкие проблемы возникают и в технологии обработки сточных вод [22] и сухой сегрегации [23]. [c.29] требует обратного соотношения между их плотностями и размерами. [c.30] При нарушении равенства (1.23) частицы с меньшим значением произведения Рпл йл могут всплывать в кипяш,ем слое, а частицы с большим значением этого произведения ртон он тонуть и опускаться на дно аппарата [25]. При достаточно большой скорости потока слой в целом будет псевдоожижен, но может представлять собой фактически два различных кипяш,их слоя, расположенных один над другим, имеющих различную порозность и плотность Рел- При малых же скоростях могут начать псевдоожижаться частицы лишь всплывающей фракции, а внизу расположиться неподвижный продуваемый слой тонущей фракции. С ростом скорости потока кипящий слой всплывающей фракции (плв) может полностью или частично размывать лежащую внизу тонущую фракцию (тон) и образовывать единую псевдо-ожиженную систему. На рис. 1.13 схематически изображены различные возможные случаи — полного смешения (см) при малой разности величин P(d , полной сегрегации ( ejp) при большой разнице величин Pjd,- и промежуточный случай частичного смешения (ч. см). [c.30] В предельных случаях малых и больших значений критерия Архимеда это дает Ке р. = Аг 40 и Ке р. см = /4,95 вместо Ке р =Аг/1400 и Ке. = /Аг/5,22, вытекающих из (1.21). [c.32] Для сравнения разных типов случаев на рис. 1.15 показаны профили распределения потери напора по высоте слоя полностью перемешивающихся и сегрегирующих бинарных смесей. [c.32] При постоянной расходной скорости Ыр, если слой случайно расширится до 8 Вр, сопротивление Др станет меньше веса (1.25) и слой осядет. В противоположном случае, при е 8р сопротивление станет больше веса и слой расширится. Таким образом, определяемое соотношениями (1.25) и (1.26) равновесное значение порозности 8р является устойчивым [30]. [c.33] Вернуться к основной статье