Системы псевдоожиженные вязкость

Псевдоожижение — процесс приведения твердого зернистого материала в состояние, при котором его свойства приближаются к свойствам жидкости. Псевдоожиженные системы способны принимать форму аппарата (емкости), перемещаться по трубопроводу, выталкивать тела меньшей плотности, обладают свойствами вязкости и текучести. Режим псевдоожижения (режим кипящего слоя ) достигается при таком состоянии системы, когда вес зернистого материала, приходящийся на единицу площади сечения аппарата, уравновешивается силой гидравлического сопротивления слоя, то есть [c.109]

Дэвидсон и Харрисон вычисляли максимальный размер устойчивого пузыря, приравняв скорость его подъема и экспериментально измеренные скорости витания частиц. Они выявляли зависимость отношения диаметров пузыря и частицы (а не просто диаметра пузыря) от размера частиц, разности плотностей твердого материала и ожижающего агента и вязкости последнего. Если в данной системе отношение диаметров пузыря и частицы менее 1, то псевдоожижение следует считать однородным в диапазоне 1—10 псевдоожижение носит переходный характер от однородного к неоднородному если указанное отношение превышает 10, можно определенно ожидать интенсивного образования пузырей. Данный подход, несомненно, обоснован и согласуется с экспериментом однако, размеры пузырей, рассчитанные по упомянутому отношению, оказываются меньше обычно наблюдаемых в неоднородных псевдоожиженных системах. [c.34]

В разделе 7.1 из цепочки Боголюбова строго выводится уравнение Больцмана — наиболее известное из интегральных кинетических уравнений. Раздел 7.2 посвящен выводу классических уравнений гидродинамики из уравнения Больцмана, при этом для коэффициентов переноса (вязкости и теплопроводности) получены явные выражения. В разделе 7.3 излагается статистическая модель псевдоожиженного слоя, основанная на использовании интегрального кинетического уравнения типа Больцмана и Фоккера — Планка для функции распределения твердых частиц по координатам и скоростям. Построена также замкнутая система уравнений, описывающая изменение во времени гидродинамических параметров обеих фаз слоя. Приведены простейшие примеры применения этой системы уравнений при изучении структуры потоков в псевдоожиженном слое. [c.313]

Влияние таких факторов, как форма и состояние поверхности частиц, а также вязкость ожижающего агента , на скорость уноса пока еще систематически не исследовано. Можно полагать, что влияние этих факторов проявляется через качество псевдоожижения и общее состояние системы газ — твердые частицы. [c.553]

По методу Штормера определяется эффективная вязкость в горизонтальном направлении. Вследствие анизотропности исевдоожиженного слоя [344] можно ожидать, что вязкость в вертикальном направлении будет иметь иное значение, чем в горизонтальном. Более того, из приведенных выше данных [223, 224] следует, что вязкость в направлении движения ожижающего агента может не совпадать с вязкостью в противоположном направлении. Определение эффективной вертикальной динамической вязкости вызывает в настоящее время известные затруднения. Например, при ее измерении ио скорости погружения (всплывания) шара в псевдоожиженных системах требуется вследствие значительной величины достаточно длинный путь для достижения равновесной скорости. Это в свою очередь связано с необходимостью использования высоких слоев и возможностью образования поршней в узких аппаратах. В аппаратах же больших диаметров невозможно вести визуальные наблюдения за движением шарика (необходима весьма сложная следящая система, например с меченым шариком). Кроме того, над самим шариком образуется малоподвижная зона, в которой нарушено характерное движение ожижающего агента, что ведет к некоторому искажению полученных данных. Таким образом, до сих пор нет данных для сравнения эффективной вязкости псевдоожиженных систем в горизонтальном и вертикальном направлениях. [c.182]

Величина Цз по физическому смыслу представляет собой эффективную вязкость псевдоожиженной системы. [c.390]

Приняв определенную модель движения пузырей, авторы вынуждены рассматривать псевдоожиженный слой как жидкость, вязкостью которой можно пренебречь, что вряд ли соответствует действительности. Отметим также категоричность утверждения авторов об отсутствии поверхностного натяжения на границе между пузырем и непрерывной фазой. Некоторые свойства псевдоожиженных систем, например, относительно устойчивые вздутия при выходе пузыря с поверхности слоя, определенно указывают на наличие в псевдоожиженных системах сил, аналогичных поверхностному натяжению в капельной жидкости. [c.9]

Характеристической скоростью частицы называют скорость ее всплывания или падения в неподвижной жидкости. Она является основным параметром, определяющим производительность и гидродинамику колонных аппаратов, поскольку однозначно зависит от физико-химических характеристик системы (разницы плотностей фаз и их вязкости) и размера частиц. Понятие характеристической скорости щироко используется для систем жидкость — жидкость [56], а также для систем жидкость — твердое тело, находящихся в псевдоожиженном состоянии [57]. [c.40]

Чтобы рассмотреть поведение одиночных пузырей, в известных пределах можно воспользоваться аналогией с системами газ — жидкость. Приведенные в главе III данные об изменениях перепада давления, порозности и вязкости со скоростью газа подтверждают, что в некоторых своих проявлениях псевдоожиженная система ведет себя так же, как и барботажная система не очень вязкой жидкости, где преобладают силы инерции. Продолжим эту аналогию [c.105]

Представим поля скоростей газовой (жидкой) и твердой фаз псевдоожиженного,слоя, порозность и давление в газе (жидкости) в виде суммы стационарного решения и малого возмущения стационарного решения [формула (3.3-1)] уравнений гидромеханики псевдоожиженного слоя. Уравнения для возмущений в безразмерных переменных, т. е. линеаризированная система уравнений гидромеханики псевдоожиженного слоя, получена в разделе 3 [уравнения (3.3-10)—(3,3-13)]. Предполагается, что можно пренебречь вязкостью газовой (жидкой) фазы, т. е. считать [c.100]

Как и в разделе 2, в котором рассматривается описание движения газового пузыря в псевдоожиженном слое при помощи метода Дэвидсона, здесь предполагается, что порозность псевдоожиженного слоя постоянна вне пузыря членами в уравнениях гидромеханики псевдоожиженного слоя, пропорциональными плотности газа, а также вязкостью газовой и твердой фаз можно пренебречь. Тогда система уравнений гидромеханики псевдоожиженного слоя в системе координат, связанной с пузырем, будет иметь вид (4.2-1) —(4.2-4). Предполагается, что поле скорости твердой фазы можно приближенно считать потенциальным. Потенциал скорости, описывающей потенциальное течение около сферы радиуса г , образованной газовым пузырем и кильватерной зоной за пузырем, в котором имеет место завихренное движение твердой фазы (рис. 20), имеет следующий вид [c.168]

Рис. 38. Зависимость вязкости псевдоожиженного слоя от свойств системы.

Др — перепад давлений в псевдоожиженном слое Q — расход ожижающей жидкости ц — динамическая вязкость перемешиваемой системы — джоулева диссипация электромагнитной энергии. [c.40]

НИЖНИХ сечениях, постепенно ослабевает по высоте. Частицы попадают в канал струи в результате сползания слоев сыпучего материала по поверхностям, определяемым эффективными локальными значениями угла откоса. Это движение частиц вблизи каверны даже при значительных числах псевдоожижения слоя = 2,2 для крупных частиц) существенно отличается от движения частиц в истинно псевдоожиженной системе, поскольку граничные с факелом участки плотной фазы слоя обеднены газом вследствие его оттока в струю. Если число псевдоожижения не слишком велико, то такой инжекции вполне достаточно, чтобы локальная скорость газа в указанных участках существенно понизилась и стала равной (или даже меньше) начальной скорости псевдоожижения. В результате плотность упаковки частиц вблизи каверны значительно возрастает, система по характеру движения приближается к неподвижной сыпучей среде, а интенсивность движения начинает существенно зависеть от эффективной вязкости дисперсной фазы. Характерные траектории движения частиц в ближайшей окрестности струи и ее канале можно получить путем киносъемки течения полуограниченной струи. Типичная траектория частицы при подходе ее к границе струи и движении вдоль границ факела показана на рис. 1.8. [c.20]

От вязкости слоя и массы частиц зависит однородность псевдоожиженной системы. При высокой однородности псевдо-ожиженного слоя перемешивание твердых частиц невелико, поэтому теплопередача малоинтенсивна. Если однородность псевдоожижения в слое ухудшается, то появляются небольшие пузыри, способствующие ускоренному [c.29]

Особенностью зависимости (II.8) является наличие минимума. Следовательно, существует режим внешнего механического воздействия, при котором вязкость дисперсной системы в поле тяжести минимальна. Такое поведение особенно характерно для порошков при воздействии на них вибрации или при псевдоожижении газом. На рис. II.2 представлены результаты экспериментов [54] по измерению эффективной вязкости слоя частиц 5102 ( )о 200 мкм) при псевдоожижении воздухом. Аналогичный вид имеет зависимость т]эфф от амплитуды вибрационного воздействия а (рис. П.З). Экспериментальные данные получены в [55] для грубодисперсной системы порошка электрокорунда (Ьол 1 мм) и керамического связующего, используемой для получения абразивных материалов. Аналогичная зависимость приведена в [46] для порошка ЗЮг. Несмотря на [c.53]

Впервые такое предположение о действии вибрации на сыпучие материалы высказано в работе Д. Д. Баркана [105], в которой слой грунта, прилегающий к вибрирующей свае, рассматривается как вязкая жидкость с некоторым эффективным коэффициентом вязкости ( кажущейся вязкостью). Аналогичное понятие кажущейся вязкости было введено по отношению к системам, псевдоожиженным потоком газа, для описания их сопротивления течению [106]. Предполагалось [54, 94], что сопротивление течению можно рассматривать как интегральный результат действия статических сил (электростатических, ван-дер-ваальсовых и (или) капиллярных) и динамических сил [c.100]

Иной подход был реализован з для корреляции данных по отстаиваншо и псевдоожижению в колонне диаметром 101,6 мм при работе со стеклянным (диаметром 0,711 мм) и стальными (диаметром 0,533 мм) шариками н водными растворами глицерина. Порозность слоя изменялась в пределах 0,58—0,96, значение числа Рейнольдса — от 0,001 до 585. Величины скоростей отстаивания и псевдоожижения были аппроксимированы в виде функции порозности на основе модифицированного, закона Стокса з . В расчетах использовалв значения эффективной плотности и вязкости псевдоожиженной системы. [c.52]

Псевдоожиженным системам, подобно капельным жидкостям, свойственнв сопротивление течению, обусловленное вязкостью, которую в данном случае можно назвать тажущейся вязкостью (в дальнейшем эту кажущуюся вязкость для простоты будем называть просто мязкостью ). [c.228]

От указанных недостатков в значительной мере свободен частотный метод определения вязкости псевдоожиженных систем, разработанный и реализованный в МИТХТ [2, 3]. Он состоит в наложении на псевдоожиженную снстему неустановившегося (но квазистационарного) возмущающего воздействия (предпочтительнее — медленных гармонических колебаний). Здесь возможно возвратно-поступательное движение двух плоских пластин или вращательное (реверсивное) движение соосных цилиндров с исевдоожижен-ным слоем между пластинами или цилиндрами. Как частный случай, наиболее удобный на практике, может быть использован одиночный цилиндр. Теоретический анализ позволил получить амплитудно-фазовые характеристики, по измеренным локальным значениям которых можно рассчитать кажущуюся вязкость псевдоожиженной системы или истинную вязкость капельной жидкости. Поскольку использование амплитудно-частотных характеристик связано с необходимостью предварительной калибровки прибора, вязкость псевдоожиженного слоя практически определяли по фазово-частотыым характеристикам, получаемым при размещении в слое миниатюрных тензодатчиков (их калибровка не требуется) на фиксированных расстояниях от оси цилиндра. По осциллограммам с тензодатчиков легко найти запаздывание одних слоев системы относительно других и рассчитать кинематическую вязкость псевдоожиженного слоя. — Доп. ред. [c.230]

Для слежения за одиночной частицей и определения ее кинематических характеристик внутри кипящего слоя необходимо эту частицу как-то пометить и суметь ее увидеть визуально или с помощью приборов. Наиболее просто для этого использовать плоские реакторы толщиной в одно зерно , в которых положение и движение меченой частицы не было бы закрыто другими. Такие установки были применены Бондаревой [53] и Шейниной [54] для псевдоожижения сравнительно крупных частиц воздухом и жидкостью. В первой из этих установок использовали плоскую прозрачную кювету с расстоянием между стенками 35 мм. В кювете псевдоожижали воздухом слой из легких полых типа пинг-понговых шариков диаметром 30 мм. Один или несколько шариков помечали черными полосами или пятнами. Состояние системы фиксировали кинокамерой. Проектируя кинокадры на экран, отмечали последовательные положения центра помеченного шарика и соединяли эти положения отрезками, длины которых А/,-варьировали от кадра к кадру. В аналогичной установке снимали и обрабатывали последовательные перемещения стеклянных и алюминиевых шайбочек с й = 8—10 мм и /г = 4—5 мм, псевдо-ожижавшихся смесями глицерина с водой при различной вязкости так, что определяющий критерий Архимеда изменялся в очень широких пределах от 10 до 10. [c.50]

При перемешивании, формовании, проведении процессов в кипящем (псевдоожиженном) слое, трубопроводиом транспорте суспензий и т.п. в условиях сдвиговой деформащш в исходной объемной структуре появляются разрывы сплошности, в результате структура оказывается неоднородной, появляется текучесть, обусловленная разрывами сплошности, к-рую часто принимают за макс. текучесть (т.наз. псевдотекучесть). При воздействии на систему вибрацией происходит распад структуры на агрегаты, высвобождение значит, части иммобилизованной в структурной сетке дисперсионной С5)еды и более глубокое разрушение объемной структуры, однако при этом не исключается возможность возникновения новых агрегатов. Лишь сочетание добавок ПАВ и вибрационных воздействий создает на пов-сти частиц структурно-мех. барьер, препятствующий последующей коагуляции, что позволяет реализовать истинное изотропное разрушение исходной объемной стр)тстуры. Макс. текучесть системы может рассматриваться как сверхтекучесть, она на неск. порядков болыне, чем в момент возникновения локальных разрывов сплошности, снижение вязкости при этом может достигать 10-12 порядков. [c.447]

Поскольку кругп1ые пузыри стремятся двигаться с большей скоростью, видимо, для каждой дайной системы существует предельный (максимальный) размер пузыря Dem, определяемый соотношением скоростей витания частицы и внутренней циркуляции газа (жидкости) в пузыре. В слоя.х нз крупных частиц величина Wb больше, поэтому в них выше устойчивость крупных пузырей. Заметим, что с позиций рассматриваемой теории понятно, почему добавление мелких частиц в слой крупных частиц заметно улучшает однородность псевдоожижения (см. ниже). В капельных жидкостях величина при прочих равных условиях обычно на два порядка ниже, чем в газах, поэтому крупные пузыри при восходящем движении в капельных жидкостях оказываются неустойчивыми. Такие пузыри в жидкостях могут существовать лишь в условиях достаточно больших величин Шв (например, для крупных или тяжелых частиц). Увеличение вязкости, а также удельного веса ожижающего агента, естественно, приводит к получению более однородных систем вследствие уменьшения размера пузырей. Высказанные положения иллюстрируются данными табл. 1.1, 1.2 и 1.3. [c.36]

Помимо совпадения зависимостей М = 1 и ) для псевдоожиженного слоя и капельной жидкости, самостоятельный интерес представляет выражение характеристических параметров М и 7, а также критерия Нвпс через физические свойства псевдоожиженной системы (вязкость, объемный вес). Легко видеть, что безразмерный параметр М" представляет собой корень квадратный из величины, обратной критерию Архимеда для псевдожидкости Агцс, причем последний базируется на объемном весе усл. и вязкости 1э псевдоожиженного слоя. Параметр и — это корень квадратный из произведения критерия Фруда на характерный симплекс (уш — усл.)/усл. этот параметр также вычисляется с помощью характеристик псевдожидкости (и, естественно, движущегося в ней тела)—Ыотн., [c.392]

Следует отметить, что изучение свойств распространения малых возмущений в псевдоожиженном слое дает возможность косвенной экспериментальной проверки адекватности уравнений гидромеханики псевдоожиженного слоя реальному движению фаз в этой физической системе. Действительно, количественные результаты на основе уравнений гидромеханики псевдоожиженного слоя можно г1олучить лишь для двух задач. Первая из них — описание движения пузырей в псевдоожиженном слое. Однако для математического описания движения пузырей, как это будет показано в следующей главе, уравнения гидромеханики псевдоожиженного слоя приходится существенно упрощать, например пренебре гать эффектами вязкости жидкой и твердой фаз. Вторая из указанных задач — распространение малых возмущений в псевдоожиженном слое. При решении этой задачи нет необходимости пренебрегать теми или иными членами в уравнениях гидромеханики, поэтому появляется возможность систематически изучать влияние каждого члена в уравнениях гидромеханики на поведение псевдо-ожиженной системы. [c.95]

Как и раньше, будем предполагать, что в уравнениях гидромеханики псевдоожиженного слоя можно пренебречь членами, пропорциональными плотности газовой фазы, а также вязкостью газовой и твердой фаз. Однако в отличие от задачи о движении газового пузыря постоянного диаметра, данная задача нестационарна и в уравнениях гидромеханики псевдоожиженного слоя нельзя опустить производные по времени. Как и в модели Дэвидсона движения газового пузыря, будем предполагать, что порозность псевдоожиженного слоя можно считать постоянной всюду вне пузыря. При сделанных предположениях система уравнений гидромеханики псевдоожиженного слоя в" системе координат, связанной с пузырем, будет иметь следующий вид [c.148]

Кипящий слой зернистого материала можно получать совместным воздействием вибрации и продуванием газа (виброаэрокипение). Особенно эффективно использование такого метода создания кипящего слоя при обработке высокодисперсных сыпучих материалов вибрационное воздействие снижает вязкость системы и содействует сегрегации частиц и тем способствует равномерному распределению потока газа не только по поперечному сечению, но и по высоте слоя, предупреждается также образование газовых каналов. Скорости потоков продуваемого агента могут быть очень малыми, более низкими, чем скорость псевдоожиження. В псевдокипящее состояние можно привести легкоэлектризующиеся порошки полимерных материалов, а также порошки, склонные к слеживанию и комкованию. [c.227]

При первом условии в системе существует непрерывная структура, при втором — она распадается на агрегаты. В системах, содержащих высокодисперсную твердую фазу в газовой среде, т. е. в порошках, также наблюдается резкое снижение эффективной вязкости с ростом интенсивности внешнего воздействия, которое и в данном случае объясняется разрушением их структуры [15]. Естественно, что порошки существенно отличны от суспензий, и самое важное отличие — гораздо меньшая вязкость дисперсионной среды порошков (вязкость воздуха Т1 10 Па-с на два порядка меньше, чем вязкость воды). Есть и другие не менее важные отличия. Однако наличие структуры, обусловленное поверхностными силами межчастичного взаимодействия, характерно и для порошков, и для суспензий, и это свойство определяет их реологические свойства при интенсивностях вибрации вблизи критической величины /о. Это позволяет говорить о некотором общем для порошков и суспензий состоянии псевдоожижения при внешнем воздействии, в частности виброожижении при вибрации. В этом состоянии системы обоих типов ведут себя как вязкие жидкости, и для описания зависимости их вязкости от параметров вибрационного поля, по крайней мере, при не слишком интенсивном воздействии, можно воспользоваться формулой (II.ИЗ). При этом для порошков, как правило, можно считать, что т]—>-0, тогда [c.92]

Рассмотрим взаимодействие двух микрогранул в условиях псевдоол<ижения (рис. VI.4). При наложении вибрации эффективная вязкость высокодисперсного связующего цэфф резко понизится от т)о до r i в результате перехода системы в состояние псевдоожижения. Согласно [15] и данным, представленным в-гл. III, в первом приближении можно принять, что высокодисперсное связующее в этом состоянии ведет себя подобно вязкой жидкости. Отсюда следует, что при наложении на систему вибрации с интенсивностью /кр, достаточной для разрушения структуры прослойки из высокодисперсного связующего, оно будет вытесняться из зоны контакта частиц грубодисперсной твердой, фазы [15, 21, 185], н результате чего расстояние между этими-частицами с течением времени t уменьшится с /lo до hi. Это изменение можно рассчитать, воспользовавшись уравнением Стефана— Рейнольдса [21, 186] [c.221]

Из ЭТОГО выражения видно, что по мере сближения микрогранул прочность их макроконтакта возрастает. Отсюда следует, что в условиях псевдоожижения, когда мощность подводимой вибрации достаточна для разрушения структуры связующего и последующего его вытеснения из зоны контакта, возможен рост эффективной вязкости системы, поскольку прирост вязкости системы симбатен приросту площади контакта. [c.223]

Такого рода деформация характерна при периодически возникающих в структуре разрывов сплощности, неизбежное следствие которых — неоднородность распределения высокодисперсных компонентов, что и отмечалось в [15, с. 129]. При подведении к системе вибрационного поля явления периодического спада и нарастания напряжения в слое порошка исчезают, процесс разрущения стабилизируется в результате установления равновесного динамического состояния порошка. При увеличении ускорения вибрации до значения аа =40 м/с слой порошка переходит в состояние псевдоожижения, которому отвечает ослабление связей между частицами в структуре и осуществление равновесного течения при постоянном напряжении сдвига, несколько меньшем, чем напряжение сдвига на предшествующей стадии деформирования. В состоянии виброкипения = = 50 м/с ) наблюдается мгновенное уменьшение вязкости и прочности системы, что указывает на снижение числа действующих единичных контактов при снижении плотности структуры сыпучей системы. При прекращении воздействия вибрации (асй =0) структура порошка в потоке весьма быстро восстанавливается до уровня, соответствующего начальному участку на деформационной кривой в отсутствие вибрации. [c.225]

Такое поведение трехфазной дисперсной системы с маловязкой жидкой средой при вибрации объясняется изменениями ее динамического состояния. При малых значениях амплитудьЕ колебаний (а 2—2,5 мм) система уплотняется. Этим и объясняется рост т]эфф. При последующем повышении амплитуды вибрационных колебаний система переходит в состояние псевдоожижения, сопровон<дающееся прекращением роста плотности и снижением эффективной вязкости. При этом, как было показано в разд. VI.2.2, происходит сближение частиц грубо-дисперсной твердой фазы за счет выдавливания из зоны контакта высокодисперсного связующего. При амплитуде колебаний более 3—3,5 мм частицы грубодисперсной твердой фазы сближаются настолько, что между ними образуются капиллярные мениски, являющиеся причиной роста г эфф дисперсной системы. [c.238]