ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Движение газа через взвешенный слой зернистого материала из "Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности Издание 2" При восходящем потоке газа (паров или жидкости) через плотный слой зернистого материала с увеличением скорости потока увеличивается сопротивление слоя и ослабляется взаимное давление частиц. При достижении некоторого критического значения скорости Wy, сопротивление слоя становится равным весу слоя, частицы перестают оказывать взаимное давление и слой переходит во взвешенное состояние в этих условиях у частиц возникает возможность перемещения в пределах слоя. При дальнейшем увеличении скорости W силы трения и инерционные силы, действующие на частицу со стороны потока, превышают вес частицы и поднимают ее, расстояние между частицами увеличивается, т. е. возрастает порозность слоя е и скорость потока в норовом канале (1 о = W/s) уменьшается, а следовательно, силы, действующие на частицу, уменьшаются до величины, равной ее весу. Таким образом, восстанавливаются условия взвешенного слоя, но уже при новом, большем значении порозности е. При дальнейшем увеличении скорости слой расширяется и в пределе его порозность стремится к значению е = 1, когда расстояние между частицами становится столь значительным по сравнению с их размерами, что концентрация частиц в данном объеме 1 — г будет несоизмеримо мала. Практически пределом существования взвешенного слоя будет скорость, равная скорости витания данной частицы W , при скорости выше поток газа выносит частицы из слоя и последний прекращает свое существование. [c.400] Во взвешенном слое частицы интенсивно и хаотически перемещаются внутри слоя вследствие некоторой неравномерности скорости потока в различных сечениях слоя подобная неравномерность распределения скоростей непрерывно меняется вследствие интенсивного движения частиц. У стенок аппарата обычно преобладающим является перемещение частиц сверху, вниз. Такой взвешенный слой зернистого материала называют кипящим или псевдоожиженным. Подобное наименование возникло потому, что такой слой обладает подвижностью, текучестью, вязкостью, способностью к отстаиванию более крупных частиц и другими особенностями, характерными для жидкостей, да и по внешнему виду он похож на кипящую жидкость. [c.400] Вместе с тем следует отметить, что в связи с интенсивным перемешиванием взвешенному слою свойственен и ряд недостатков, среди которых уменьшение движущей силы процесса, износ твердых частиц, эрозия аппаратуры и др. [c.401] Для неподвижного и взвешенного слоев характерным является зависимость между скоростью газового потока и гидравлическим сопротивлением (перепадом давления) принципиальный характер такой зависимости иллюстрируется графиком, приведенным на рис. ХУП1-2. Левая часть графика, представленная прямыми линиями АВ и СО, соответствует неподвижному слою, когда.с увеличением скорости сопротивление слоя растет. В точке С сопротивление слоя оказывается равным его весу и слой переходит во взвешенное состояние соответствующее этой точке значение скорости называют критической скоростью, или скоростью начала псевдоожижения. [c.401] При дальнейшем увеличении скорости на участке СЕ перепад давления в слое остается неизменным и линия идет параллельно оси абсцисс. Постоянство значения перепада давления во взвешенном слое (участок СЕ) сохраняется до значения в, соответствующего скорости витания, выше которой частицы уносятся из слоя, наступает режим пневмотранспорта, масса частиц в слое уменьшается и, следовательно, уменьшается и перепад давления. [c.401] Неподвижному слою на графике соответствуют две линии А ВС и ОС-, линия А В соответствует перепаду давления в неподвижном слое, когда частицы слоя характеризуются первоначальной более плотной упаковкой и меньшей порозностью. [c.401] Перепад давления в точке В перед началом псевдоожижения превышает вес слоя на величину, затрачиваемую на преодоление сил сцепления между частицами. Прямая СО соответствует перепаду давления в неподвижном менее плотном слое, который образуется в результате постепенного снижения скорости потока, взвешивающего слой. [c.401] Это уравнение и рекомендуется для определения скорости витания частиц W . [c.403] В промышленных условиях псевдоожиженный слой обычно состоит из частиц различного размера. Это объясняется трудностью изготовления частиц строго одинакового размера, истиранием или обрастанием (процесс непрерывного коксования) частиц с течением времени, необходимостью обеспечить более однородное псевдоожижение и другими причинами. Например, практика эксплуатации установок каталитического крекинга показала, что фракция катализатора должна быть широкой и содержать некоторое минимальное количество мелких частиц, способствующих псевдоожижению и предохраняющих более крупные частицы от истирания (мелкие частицы изолируют крупные частицы одну от другой). [c.403] Различие в размерах частиц, входящих в состав полидисперсного слоя, оказывает влияние на порозность слоя, режим псевдоожижения, однородность слоя и др. Такой слой может иметь меньшую порозность благодаря более плотной упаковке частиц и возможности размещения мелких частиц в каналах между крупными частицами. При псевдоожижении полидисперсного слоя скорость потока может оказаться недостаточной для взвешивания крупных частиц и значительно превысить скорость витания мелких, которые при этом выносятся из слоя. Для таких полидисперсных систем характерным показателем является диапазон изменения размеров частиц, измеряемый отношением макс/ мин- Существенную роль оказывает также гранулометрический состав слоя—сравнительно невысокая концентрация относительно крупных частиц является допустимой особенно при наличии и относительно мелких частиц. [c.403] Эффективность процессов, протекающих в псевдоожиженном слое, зависит от степени однородности слоя, т. е. от постоянства порозности (плотности) слоя в различных его частях приданном режиме и от независимости порозности от времени. [c.404] При взвешивании жидкостью слой практически всегда является однородным, в паровой же или газовой среде в слое наблюдается большая или меньшая неоднородность, которая проявляется в виде проскоков газовых пузырей через слой. [c.404] На рис. ХУП1-3 схематически представлены основные типы структур псевдоожиженного слоя. Неоднородность псевдоожиженного слоя приводит к вибрации и повышенному износу стенок аппарата. При этом значительно ухудшается контакт газа с частицами, снижается эффективность массо- и теплопередачи, увеличивается унос частиц из слоя. Отмечено, что для данного газа повышение давления, обусловленное увеличением его плотности, приводит к улучшению однородности слоя и уменьшению уноса частиц из слоя. [c.404] Явление поршневого проскока газа можно обнаружить по колебаниям перепада давления в слое, измеряемого дифманометром. Причины, обусловливающие неоднородность слоя, изучены еще недостаточно, а факторы, влияющие на его возникновение, многочисленны. [c.404] Вследствие полидисперсности слоя и тенденции к повышению скорости движения газа в аппарате (что позволяет иметь меньший диаметр аппарата и более интенсивное псевдоожнжение слоя) при осуществлении различных технологических процессов частицы обычно выносятся из слоя потоком газа. При выборе гидродинамического режима работы аппарата необходимо учитывать этот вынос частиц из слоя. В большинстве случаев желательно, чтобы вынос частиц был минимальным, так как это облегчает работу пылеулавливающих устройств (например, циклонов), сокращает потери и т. д. Однако в некоторых случаях, например в реакторах установок непрерывного коксования на порошкообразном коксе, стремятся к обратному, т. е. к тому, чтобы вынос частиц из слоя был сравнительно высоким, поскольку таким путем удается предохранить входные отверстия циклонов, установленных в реакторе, от закоксовывания. [c.405] Численные значения величин Ann зависят от высоты сепарационного пространства. [c.405] Вернуться к основной статье