Структуры неоднородного псевдоожиженного слоя

При построении математической модели, рассматриваемой в данном разделе, используется ряд упрощающих предположений. Первая группа этих предположений касается структуры неоднородного псевдоожиженного слоя. Данная модель разработана для таких псевдоожиженных слоев, в которых скорость подъема газовых пузырей превышает скорость газа в промежутках между твердыми частицами вдали от пузырей. Как было показано в гл. 4, в этом случае образуется связанная с пузырем область циркуляции газа, размеры которой зависят от скорости подъема пузыря. В связи с этим предполагается, что весь газ, поступающий в псевдоожиженный слой, распределяется между двумя фазами, одна из которых образована областями циркуляции газа, связанными с газовыми пузырями, а другая представляет собой остальную часть псевдоожиженного слоя. Между двумя фазами слоя непрерывно происходит обмен целевым компонентом. Введем следующие обозначения 0 —расход газа, проходящего через слой внутри областей циркуляции газа, связанных с газовыми пузырями 0 — расход газа в плотной фазе слоя вне областей циркуляции газа [c.213]

При использовании в качестве ожижающей среды жидкости наблюдается более однородная структура слоя, а газа — неоднородный псевдоожиженный слой, состоящий из непрерывной фазы и пузырей, при этом одна часть ожижающей среды проходит через пузыри, другая — фильтруется через непрерывную фазу слоя. В зависимости от особенностей реализации процесса может образовываться фонтанирующий слой (в конических аппаратах) сменно-циклический псевдоожиженный слой (подача среды в циклическом режиме или зонально со сменой во времени зон подачи по площади решетки) заторможенный — слой, высота которого ограничена верхней решеткой секционированный — псевдоожижение в насадке. Псевдоожиженный слой получают в гравитационном поле и поле центробежных и. и магнитных сил (для ферромагнитных частиц), а также вибрационным способом (виброкипящий слой), сочетанием перечисленных воздействий на сыпучий материал. При использовании одновременно двух ожи-жающих сред (жидкой и газообразной) псевдоожиженный слой называют трехфазным. [c.138]

Остановимся более подробно на особенностях структуры активной зоны. Псевдоожиженный слой по высоте делится, как известно, на три зоны зону влияния газораспределительной решетки среднюю зону и зону выбросов [482]. Исследование структуры и степени неоднородности псевдоожиженного слоя проводили [404] в колоннах диаметром 190, 300 и 435 мм. В качестве твердой фазы использовали песок ( ср. = 200 мк) и катализатор ( ср. = 40 мк). Газораспределительными устройствами являлись фетр толшиной 6 ЛИ и перфорированные решетки (ф = 0,67—12%) с отверстиями диаметром от 1 до б мм. расположенными в шахматном порядке. Установлено, что соотношения между зонами и характеристики последних зависят от начальной высоты и диаметра слоя, скорости газового потока и от типа газораспределительного устройства. [c.614]

В данном разделе рассматривались только математические модели изотермического процесса адсорбции. Однако аналогичные модели могут быть использованы также и для описания неизотермического процесса адсорбции в псевдоожиженном слое, а также процесса десорбции в псевдоожиженном слое. Математическая модель неизотермического процесса адсорбции, в которой не учитывалась неоднородная структура псевдоожиженного слоя, рассматривалась, например, в работе [173]. Аналогичная модель может быть построена и для случая неизотермического процесса адсорбции в неоднородном псевдоожиженном слое. В отличие от модели изотермического процесса адсорбции такая модель должна включать дополнительно уравнения для профилей тем- [c.244]

Еще более сложную модель приходится использовать для описания процесса многокомпонентной адсорбции в псевдоожиженном слое. Математическая модель такого процесса, в которой не принималась во внимание неоднородная структура псевдо-ожижен ого слоя, предложена в работе [174]. Модель процесса многокомпонентной адсорбции в неоднородном псевдоожиженном слое должна включать уравнения для определения концентраций каждого из компонентов смеси в газовых пузырях и в плотной фазе слоя. [c.245]

В работах [257—262] развивается принципиально иная — динамическая модель уноса и предполагается, что из псевдоожиженного слоя в разбавленную фазу могут выбрасываться частицы любого размера, а также учтена реальная структура развитого неоднородного псевдоожиженного слоя. Авторы считают, что преобладающее влияние на унос оказывают структура разбавленной фазы и высота надслоевого пространства. [c.218]

Ожижающий агент достаточно равномерно распределен в слое твердых частиц (рис. ХХ1-5, а). Такая же структура слоя возникает сразу после перехода слоя в псевдоожиженное состояние при ожижении газом (паром). В случае ожижения газом, движущимся с большой скоростью, однородная структура слоя нарушается, и псевдоожиженный слой становится неоднородным. В первую очередь в нем появляются газовые полости (пузыри), которые вызывают интенсивное перемешивание частиц слоя п сильные колебания его верхней границы (рис. ХХ1-5, б). [c.362]

Действительно, изменение с ростом скорости потока степени неоднородности кипящего слоя, регистрировавшейся с помощью емкостных датчиков локальных значений пульсаций порозности е кипящего слоя катализатора [224], подтвердило антибатную зависимость между К и Выведенное нами [225] соотношение (IV.7) показывает, что неоднородность структуры псевдоожиженного слоя, так же как и обратное перемешивание газа, наиболее сильно снижает эффективную константу скорости каталитического процесса и увеличивает выходную концентрацию непрореагировавшего продукта [c.181]

Газораспределительные решетки в аппаратах кипящего слоя должны в значительной степени определять режим псевдоожижения, поскольку они в первую очередь являются источниками возмущений, на которые резонируют гравитационные колебания слоя. От частотного спектра и абсолютных значений амплитуд о этих возмущений зависят амплитуды резонансных колебаний слоя и его визуальная структура — однородное или неоднородное псевдоожижение. Эта структура слоя, в свою очередь, может воздействовать на работу газораспределителя, а через него и на весь воздушный тракт вплоть до самого тягодутьевого механизма. К сожалению, исследования газораспределителей под этим углом зрения практически не проводились и оптимальные конструкции подбирают главным образом на основе различных технологических соображений, специфичных для данного конкретного процесса. [c.227]

В зависимости от режима псевдоожижения и структуры слоя различают псевдоожиженные слои однородный, неоднородный, с барботажем газовых пузырей, с каналообразованием и фонтанирующий (рис. 54). На характер псевдоожижения и структуру слоя оказывают влияние как технологические параметры (физические [c.137]

Осуществляя каталитические процессы в псевдоожиженном слое, обычно стремятся к наибольшей равномерности распределения неоднородности в пространстве слоя. В то же время для разных процессов характерна своя оптимальная степень неоднородности структуры. Неравномерность распределения потоков газа по сечению псевдо-ожиженного слоя в значительной степени определяется размерами аппарата и конструкций газораспределительных устройств (1 1. Распределение степени неоднородности по высоте и равномерность распределения ее в любом поперечном сечении составляют понятие качества структуры слоя. [c.15]

Скорость процесса сушки материала в псевдоожиженном слое зависит от скорости, каждой из этих стадий и главным образом от скорости наиболее медленной, так называемой лимитирующей стадии. Отметим, что процесс переноса тепла и влаги в потоке газа может осложняться наличием газовых пузырей. При непрерывном вводе твердых частиц в псевдоожиженный слой и выводе твердых частиц из слоя может наблюдаться распределение твердых частиц по величинам влагосодержания. Поскольку скорость процесса сушки отдельной твердой частицы зависит от величины ее влагосодержания, необходимо вводить- в рассмотрение уравнение для функции распределения твердых частиц по величинам их влагосодержания. Такие уравнения для функции распределения твердых частиц по влажности для различных модеЛей перемешивания твердой фазы сформулированы, например, в работе [176], Рассмотрим математическую модель процесса сушки в псевдоожиженном слое, включающую уравнение для функции распределения твердых частиц по влагосодержанию, в которой будет учитываться неоднородная структура псевдоожиженного слоя. [c.245]

Статистическое моделирование структуры неоднородного по высоте псевдоожиженного слоя [c.184]

В случае ожижения газом, движущимся с большой скоростью, однородная структура слоя нарушается, и псевдоожиженный слой становится неоднородным. В первую очередь в нем появляются газовые полости (пузыри), которые вызывают интенсивное перемешивание частиц слоя и сильные колебания его верхней границы (рис. ХУП-5, 5). При относительно небольшом диаметре аппарата и большой высоте слоя пузыри газа могут образовать значительные газовые включения (пробки), которые могут распространиться на все поперечное сечение аппарата (рис. ХУП-5, в) По высоте слоя образуются слои твердого материала или поршни и газовые пробки, которые создают весьма неравномерное и неэффективное контактирование обеих фаз. [c.329]

Неоднородность структуры слоя приводит к движению ожижающего агента преимущественно в отдельных областях в слое возникают зоны неподвижного и псевдоожиженного зернистого материала. Внешне слой может казаться хорошо сжиженным, но в действительности часть твердых частиц остается в неподвижном состоянии на распределительном устройстве, и перепад давления получается меньше теоретического. Это явление чаще наблюдается в системах газ — твердые частицы. Полностью в псевдоожиженное состояние слой переходит при скорости С/,5, как показано на рис. П-1, в. [c.40]

Рассмотренный в разделе П.2 механизм гравитационных колебаний приводит к тому, что структура кипящего слоя становится неоднородной. Локальная порозность е колеблется с теми же характерными частотами Vq, определяемыми его внешней геометрией (Я и Dan) и режимом псевдоожижения (м/и р). Эти колебания могут возбуждаться как внутренними причинами—неустойчивостью равномерного распределения частиц в пространстве, так и внешними воздействиями со стороны газораспределительной решетки. Амплитуда их время от времени достигает максимально возможного значения г ах = 1, что сопровождается образованием пузырей. [c.78]

Перечисленные в настоящей главе варианты и модификации кипящего слоя дают некоторую классификацию по особенностям изменений структуры слоя, но не охватывают всего современного многообразия развития техники псевдоожижения и наше изложение имеет несколько отрывочный характер. В соответствии с основной идеей нашей монографии мы старались рассмотреть изложенные более подробно системы с единой точки зрения на основе представления о механизме возникновения в аппаратах кипящего слоя структурных неоднородностей за счет естественных гравитационных колебаний слоя в целом. Масштабирование для различных систем, особенно комбинированных и сопряженных, значительно усложняется. Однако нам представляется, что для большинства подобных систем идея определяющего влияния резонансных гравитационных колебаний на структуру слоя и режим работы аппарата может служить путеводной звездой. 258 [c.258]

На рис. ХП1-19 приведено изме- -с нение порозности по высоте слоя в модели диаметром 98 мм. при псевдоожижении песка с эквивалентным размером зерен 122 мк. Активная зона в случае перфорированных неподвижных решеток, как мы видели, имеет весьма неоднородную структуру с больщей порозностью, чем в остальной части слоя. Это обусловлено влиянием струй (факелов) потока, выходящих из отверстий решетки. Вращение решетки препятствует образованию факелов, уменьшает область их существования и соответственно увеличивает размеры зоны постоянной порозности. [c.615]

Скорость потока, при которой слой переходит в псев-доожиженное состояние, называется скоростью начала псевдоожижения. Увеличение скорости потока после достижения слоем состояния псевдоожижения еще больше интенсифицирует движение частиц и расширение слоя, а если псевдоожижающим агентом является газ, в слое появляются газовые пузыри, способствующие перемешиванию. В высоких слоях малого диаметра пузыри могут занять все сечение, и тогда образуются отдельные газовые пробки , разделяющие слой (поршневой режим). Такой слой характеризуется неоднородной структурой и слабым перемешиванием. [c.13]

Существующие теории перемещивания в псевдоожиженных системах основаны главным образом на предположении изотропности структуры и движения твердых частиц. Такой подход, представляя определенный теоретический интерес, в практическом отношении ограничен в основном областью псевдоожижения капельными жидкостями. При газовом псевдоожижении необходимо учитывать резкую неоднородность слоя, которая проявилась в процессе следующих экспериментов [c.62]

Приведенные в монографии В. С. Истоминой многочисленные данные измерений устойчивости разнородных грунтов показали, что при Г] <10 суффозия практически не наблюдается и слой в своей массе переходит в псевдоожиженное состояние без выдувания мелочи. В противоположность этому при ii]>20 идет в основном суффозия, а основной насыпанный слой остается неподвижным. По своей структуре такой резко неоднородный слой может с достаточным приближением рассматриваться как смесь скелета из крупных частиц с мелкозернистым наполнителем . [c.162]

Математическая модель сушилки с учетом неоднородности псевдоожиженного слоя. Изложенная выше процедура расчета сушилки псевдоожиженного слоя основана на двух допущениях 1) температура слоя постоянна 2) осушающий газ является однородным, т.е. газ в псевдоожиженном слое не разделяется на ожижаю-ший газ и фазу газовых пузырей. Хотя при определенных условиях эти допущения и являются справедливыми, во многих случаях необходима модель, отражающая реапьн> ю структуру псевдоожиженного слоя. [c.333]

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]

Абсолютная неустойчивость является вместе с тем полным отрицанием возможности существования рыхлой структуры. Связь между пористостью и скоростью потока газа или жидкости при этом преобретает черты, присущие неоднородному псевдоожиженному слою. [c.10]

Современное состояние теории псевдоожижения отражено в книгах [1—3]. Для описания кипящего слоя в принципе могли бы быть использованы классические модели механики сплошных сред, однако строгая постановка гидродинамической задачи, включающей в себя уравнения Навье — Стокса совместно с уравнениями движения частиц с соответствующими начальными и граничными условиями, оказывается чрезвычайно сложной. Поэтому прибегают к построению менее детального, сокращенного описания динамики дисперсных систем, т. е. к построению макромоделей дисперсных систем. На этом пути созданы основы механической теории псевдоожиженпого состояния исходя из кинетического подхода [4], метода осреднения, метода взаимопроникающих континуумов [3]. Однако это только основы, применимые к упрощенным, идеализированным ситуациям. Для использования теоретических моделей в практических расчетах нужны еще большие и целенаправленные усилия теоретиков и экспериментаторов. Направление исследований определяется конкретной целью. В частности, при разработке каталитического реактора требуется не только умение удовлетворительно рассчитать поля концентраций и температур, по и обеспечить достаточное приближение к оптимальному режиму. Вследствие сильной структурной неоднородности кипящего слоя такое приближение часто оказывается невозмон ным. Перед этой трудностью отступает на второй план задача точного расчета полей температур и концентраций. Хороший расчет плохо работающего реактора имеет сомнительную ценность. Прежде всего, необходимо активное воздействие на структуру слоя с целью достижения приемлемой степени однородности и интенсивности контактирования газа с катализатором. Необходимая степень однородности кипящего слоя определяется кинетикой конкретного каталитического процесса и может сильно отличаться от случая к случаю. Это определяет выбор средств воздействия на структуру слоя горизонтальное или вертикальное секционирование, добавление мелкой фракции, размещение малообъемной насадки [5]. В частности, только последнее из [c.44]

Теоретический анализ пульсационной структуры кипящего слоя был проведен в разделе II.2 лишь в линейном приближении. Реальные пульсации слоя, естественно, нелинейны и их масштабы, амплитуда и даже частоты определяются значениями тех же основных критериев Аг и Ке, что и расширение слоя. Во всяком случае, с ростом этих параметров (увеличением размеров зерен в первую очередь) неоднородность псевдоожижения возрастает. [c.94]

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]

Качество псевдоожижения характеризуется перераспределением частиц катализатора в объеме слоя. Однородное псевдоожижение может быть достигнуто при использовании жидкости как псевдоожижа-ющего агента. При псевдоожижении газом слой имеет неоднородную структуру, концентрация частиц по высоте слоя изменяется и происходит проскок крупных пузырей газа. Эти явления объясняются реологическими характеристиками псевдоожиженного слоя. Слой твердых частиц обладает всеми свойствами, характерными для жидкостей, в том числе и вязкостью. [c.84]

Как уже отмечалось, предысторией качества процесса псевдоожижения может являться качество структуры неподвижного слоя, загруженного в реактор. Предположим, что после загрузки в его структуре имеются мелкомасштабные своды, т. е. локальные зоны с переменной пористостью частиц. В момент пуска газа эти зоны способствуют каналообразованию, возникновению мелкомасштабных и затем крупномасштабных неоднородностей пористости в виде пузырей. Система газ — твердое тело становится неустойчивой. Если же сводов в структуре неподвижного слоя нет, что возможно только при отсутствии перемещений частиц при загрузке слоя, то нри псевдоожижепии не должно быть и пузырей. Убедительное доказательство этому получено в работе [861, когда автор на модели ожижал плоские частицы слюды. В таком слое вообще не возникало пузырей. Это можно объяснить тем, что пластинки слюды при загрузке укладывались плотно, без перемещений. [c.42]

Характерной особенностью псевдоожижения капельными жидкостями является сохранение слоем чаще всего практически однородной структуры с ростом скорости ожижающего агента вплоть до выноса частиц из аппарата. Это не исключает, однако, образования в ряде случаев [167, 607, 683, 749] неоднородных систем с движением части жидкости через слой в виде пузырей ( прослоек ) — подвижных зон с пониженной концентрацией твердых частиц. Фотография движения жидкостного пузыря приведена на рис. 1-5 [167]. Рассматриваемое явление выражено тем ярче, чем крупнее псевдоожижаемые частицы [516, 527]. По литературным данным [746], при псевдоожиженни капельной жидкостью остроугольных частиц, имеющих большую склонность к сцеплению, также возможно образование неоднородных систем вплоть до поршне-образования [509]. [c.26]

Таким образом, внутренняя структура кипящего слоя характеризуется принципиальной нестационарностью расположения и движения зерен твердой фазы и проходящего потока. Степень этой нестационарности, однако, может быть весьма различной. По внещнему виду принято различать два, по существу предельных, типа режимов — однородное и неоднородное (агрегатив-ное) псевдоожижение [62]. [c.234]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология