Барботаж пузырей

Изучали расширение слоя и определяли скорость в момент возникновения пузырей при псевдоожижении различных твердых частиц воздухом под давлением 1 -10 — 1,4-10 Па (от 1 до 14 ат) в трубе диаметром 101,6 мм, снабженной пористым бронзовым газораспределительным устройством (средний размер пор 2 мкм, максимальный — 10 мк>1). Особое внимание было уделено определению скорости воздуха в момент возникновения пузырей, для чего скорость воздуха увеличивали очень плавно до появления первого пузыря. Как только он достигал свободной поверхности слоя, наблюдалось резкое уменьшение высоты последнего и устанавливался непрерывный барботаж пузырей. [c.54]

Благодаря тесному взаимодействию ожижающего агента и твердых частиц во всех точках псевдоожиженного слоя характеристики их движения связаны между собой. При однородном псевдо-ожижении система обычно интенсивно перемешивается, тогда как в неоднородном слое поток ожижающего агента через непрерывную фазу является преимущественно потенциальным, и перемешивание осуществляется в основном за счет барботажа пузырей. Обзор исследований по перемешиванию в псевдоожиженном слое за последние годы выполнен Ганном . [c.63]

Было исследовано перемешивание газа в больших слоях с барботажем пузырей 82. 83 и сделана попытка интерпретации результатов на основе диффузионного механизма. Установлено 86 , то обратное перемешивание газа в системах с барботажем пузырей незначительно. Результаты изучения характера движения газа в промышленных аппаратах с помощью трасера 7 не дали, к сожалению, существенной информации о характере движения газа в непрерывной фазе. [c.64]

Большинство промышленных процессов в псевдоожиженных системах реализуется в металлических аппаратах, поэтому они недоступны для визуальных наблюдений. Однако наличие газовых пузырей часто можно обнаружить по флуктуациям давления газа или по вибрации аппарата (особенно в случае псевдоожиженного слоя больших размеров.). Эти флуктуации примерно соответствуют прорыву свободной поверхности слоя крупными пузырями, и по ним можно приближенно судить о частоте барботажа пузырей. Для многих промышленных установок такая информация является единственно возможной. [c.123]

Позднее будет показано, что наблюдаемые изменения в характере газового потока вызваны движением пузырей изучение этого явления необходимо для объяснения некоторых особенностей системы, связанных с барботажем пузырей. [c.128]

Когда газ-трасер вводится в двухмерный псевдоожиженный слой через стенку аппарата, как показано на фото 1У-27, он движется вверх в виде тонкой струи без заметного расслаивания, по крайней мере до тех пор, пока не войдет в пузырь. Поскольку псевдоожиженный слой с барботажем пузырей выглядит как хаотическая и турбулентная система, в ранних работах не было обнаружено, что газ движется ламинарно обычно его считали полностью перемешанным. [c.158]

Многие исследователи отмечали, что в псевдоожиженном слое с интенсивным барботажем пузырей или движением поршней наблюдается периодическое движение твердых частиц у стенок аппарата. В начале цикла отмечается равномерное движение частиц вверх, затем оно замедляется и прекращается, после чего частицы начинают двигаться в обратном направлении с возрастающей скоростью до наступления внезапной инверсии движения начинается новый цикл. На рис. У-11 сопоставлены результаты тщательных измерений скоростей твердых частиц в таком цикле [c.183]

Рис. У-16. Переход от барботажа пузырей к поршневому режиму

Объемный поток между пробкой и непрерывной фазой может быть определен без приведенных выше расчетов по методике, разработанной для слоя с непрерывным барботажем пузырей. [c.202]

В точке начала псевдоожижения слой ведет себя как неподвижный, последний служит отправным пунктом при рассмотрении псевдоожиженного слоя с барботажем пузырей. Дальнейшее повышение расхода газа приводит к появлению в слое пузырей, в результате чего интенсивность перемешивания твердых частиц и газа заметно возрастает. При однородном псевдоожижении (обычно жидкостном) расстояния между частицами увеличивают ся, и продольное перемешивание также интенсифицируется, хотя и по иным причинам, чем при барботаже. [c.253]

При рассмотрении слоя со свободным барботажем пузырей необходимо учитывать их коалесценцию. Напомним, что для случая поршневого режима постулировали полное перемешивание газа дискретной и непрерывной фаз при коалесценции. Вероятно, для слоев с барботажем пузырей можно ожидать более высокой скорости межфазного обмена газом, нежели для изолированного пузыря в отсутствие коалесценции. [c.291]

Было установлено, что наилучшее совпадение с опытом дает расчет, если принять частоту барботажа пузырей па 40% выше измеренной в средней точке слоя. Отсюда авторы сделали вывод, что существенную (способствующую переносу) роль играют мелкие пузыри, движущиеся в слое непосредственно над газораспределительной решеткой. Заметим, что наилучшее совпадение теории и эксперимента с гелием также получается, если расчет вести [c.306]

Обозначим константу скорости реакции первого порядка в слое твердых частиц порозностью через к. Будем рассматривать гетерогенные реакции в системе газ — твердые частицы их общая скорость лимитируется либо диффузией, либо кинетикой реакции адсорбции или десорбции. В первом случае процесс может лимитироваться внутренней диффузией (в порах частицы) либо внеш-йей (к наружной поверхности частицы). Общая скорость реакционного процесса максимальна в случаях, когда лимитирующей стадией является внешняя диффузия. Кроме того, диффузия может контролировать процесс в слое с барботажем пузырей, когда наиболее медленной стадией является приток свежего реагента от пузырей к непрерывной фазе. [c.311]

Несколько опытов было проведено со слоями, содержащими 2,4 36 и 70 кг песка. В этом диапазоне навесок материала (т. е. высот слоя) частота появления пузырей на поверхности слоя оставалась практически неизменной. Отсюда можно заключить, что изменение частоты барботажа пузырей происходит на относительно коротком расстоянии от отверстия. Эти результаты соответствуют приведенным ранее данным а также полученным при изучении барботажа пузырей, образующихся в случае ввода газа через одиночное отверстие в слой, псевдоожиженный газом . Влияние расширения слоя на коалесценцию пузырей четко иллюстрируется данными фотосъемки двухмерных слоев 1 . [c.661]

В настоящее время не существует метода предсказания оптимального распределения частиц но размерам применительно к крупным установкам. Если это и было бы возможно, то, все равно, в большинстве промышленных установок существуют ограничения относительно размеров используемых частиц, поскольку эти размеры предопределены особенностями осуществляемого процесса, а не характеристиками псевдоожижения. Даже в тех случаях, когда можно регулировать размеры частиц исходного зернистого материала (нанример, при использовании экономически выгодных высоких скоростей газа усиливается истирание частиц, повышается унос мелочи), возникает слой с равновесным распределением частиц но размера . Такое распределение может и не дать оптимальных характеристик слоя с барботажем пузырей. [c.700]

Из приведенных примеров очевидна необходимость дальнейшего тщательного исследования взаимосвязи между характеристиками распределительного устройства и свойствами пузырей. Влияние конструкции распределительного устройства на характер барботажа пузырей в верхних зонах высоких слоев весьма невелико. Вполне возможно, что значительные участки подобных слоев почти лишены газовых пузырей это особенно важно, когда характеристики псевдоожиженного слоя пытаются определить с помощью отбора проб в фиксированных точках внутри слоя. [c.705]

Фото 1У-24. Вертикальное сечение слоя после свободного барботажа пузырей в течение 10 с. [c.747]

При массовом барботаже пузыри имеют форму сплющенного эллипсоида, короткая ось которого расположена в направлении движения. Для расчета скорости подъема таких пузырей применимо уравненне [20 ] [c.269]

Критическую высоту надслоевого пространства при развитом псевдоожижении (числе псевдоожижения больше 2—5), при которой унос Му2 практически равен нулю, можно оценить по модифицированной формуле Баскакова [17] (при скорости газа, большей скорости начала барботажа пузырей) - [c.332]

Рис. 1.27. Различные виды псевдоожижения дисперсного материала й —равномерное псевдоожижение б —псевдоожи-жение с барботажем пузырей в — режим поршне-

Однородный и неоднородный псевдоожиженный слой с барботажем пузырей [c.26]

В псевдоожиженном слое существуют благоприятные условия для тепло-и массообмена между твердыми частицами и ожижающим агентом происходит быстрое перемешивание твердых частиц. При атом коэффициенты теплообмена с наружной поверхностью аппарата весьма высоки, поэтому аппараты с псевдоожиженным слоем используют как теплообменники и хими-ческие реакторы, особенно в тех случаях, когда требуется тонкое регулирование температуры и когда системе нужно сообщать (или отеодить ив нее) большие количества тепла. В связи с атим необходимо выяснить характер движения ожижающего агента и твердых частиц. По внешнему виду поток ожижающего агента в псевдоожиженном слое кажется турбулентным. Однако при скоростях, близких к скорости начала псевдоожижения, и в непрерывной фазе неоднородного слоя с барботажем пузырей движение потока обычно является ламинарным этот режим нарушается только в сильно расширенном Однородном слое и при использовании крупных твердых частиц. [c.38]

Если в псевдоожиженном газом слое с барботажем пузырей твердые частицы обычно хорошо перемешаны, то при жидкостном псевдоожижении полидисперсцых смесей наблюдается значительная сепарация частиц по рйзмеру. Так, при псевдоожижении водой смеси одинаковых по весу полых стеклянных шариков диаметром 1,03 и 0,51 мм происходила полная их сепарация нижняя часть слоя состояла из более крупных частиц и имела меньшую порозность, чем верхняя. [c.52]

В большинстве работ 84 > 9в движение твердых частиц при газовом псевдоожижении, исследовали в слое с барботажем пузырей. При этом было показано, в частности, в работе Роу и Партриджа что именно пузыри являются основным фактором, обусловливающим перемешивание твердых частиц. В то же время, при псевдоожижении стеклянных шариков в слое диаметром 10,2 см было установлено 9 , что в отсутствие пузырей перемешивание твердых частиц следует по диффузионному механизму. Для изучения движения твердых частиц вблизи стенки аппарата применяливысокоскоростную фотосъемку было также исследовано движение отработанных частиц катализатора в промышленном аппарате 8 , [c.65]

Если свободная поверхнвсть слоя доступна для наблюдения, то можно получить дополнительную информацию. При не очень интенсивном барботаже газовых пузырей легко "наблюдать выход отдельных пузырей на поверхность слоя, а также измерить их частоту и размеры. Обычно для таких измерений необходима фото- или киносъемка, так как процесс протекает быстро и зафиксировать его с достаточной точностью визуально весьма трудно. При значительных скоростях газа невозможно различить выход отдельных пузырей и получить сколько-нибудь значительную количественную информацию. Качество визуальных наблюдений зависит от природы материала. На фото IV- особенно, четко видны полусферические вздутия на поверхности слоя порошкообразного катализатора в момент, предшествующий выходу пузыря из слоя Для образования пузырей можно ввести в минимально псевдоожиженный слой (или в слой со слабым барботажем пузырей) дополнительное количество газа через отдельное отверстие в основании слоя или внутри него. Фиксируя промежуток времени от ввода газа до выхода пузыря из слоя, легко определить среднюю скорость движения пузыря - . [c.123]

Дэвидсон и Харрисон предложили простую теорию стабильности пузырей, предсказывающую, в частности, существование минимального размера стабильного пузыря и позволяющую оценить порядок его величины. Вкратце теория предполагает, что при скорости потока сжижающего агента, превышающей скорость витания твердых частиц, последние будут захватываться из кильватерной зоны нижней частью нузыря и разрушать его. Нельзя отрицать возможность разрушения пузырей по такой схеме однако авторы предполагают (по аналогии с пузырями в капельной жидкости), что скорость ожижающего агента имеет тот же порядок величины, что и скорость пузыря. Как будет показано ниже, в псевдоожиженном слое с барботажем пузырей скорость ожижающего агента имеет тот же порядок, что и скорость начала псевдоожижения (примерно 311 ), и не зависит от скорости пузырей . [c.138]

На рис. V-16 данные ряда работ сопоставлены с уравнением (V,30) наличие или отсутствие поршней показано точками, расположенными, соответственно, выше или ниже пунктирной прямой. Состояние слоя оценивалось авторами субъективно, и за начало возникновения поршней принимался момент, когда перемещения свободной поверхности псевдоожиженного слоя становились достаточно заметными. Так, однц авторы отмечали заметное или значительное колебание поверхности слоя другие регистрировали хорошую, удовлетворительную или плохую однородность слоя, и эти оценки принимались, соответственно, за слабый барботаж пузырей, возникновение поршней и ярко выраженный поршневой режим. В одной из абот описан слой в состоянии плохой однородности, которое, видимо, соответствует интенсивному барботажу пузырей или началу их образования. В других работах определяли условия возникновения поршней, причем в первой из них зафиксированы скорости газа в начале поршневого режима. [c.193]

Предельным случаем псевдоожижения с барботажем пузырей является поршневой режим, когда пузырь занимает все сечение аппарата. Полагают, что в данном случае рродолъное перемешивание относительно невелико. Это предположение нельзя считать очевидным, процесс перемешивания при поршневом режиме нуждается в специальном исследовании. Кроме того, необходимо рассмотреть промежуточный диапазон размеров пузырей и скоростей их подъема — от изолированных (пристпеночный эффект отсутствует) до поршней (пристеночный аффект доминирует). И если бы оказалось, что продольное перемешивание заметно уменьшается в истинно поршнево 1 режиме, то тщательное изучение промежуточного диапазона размеров пузырей стало бы особенно необходимым. [c.253]

Совсем недавно было показано что в слое со свободным барботажем пузырей средние скорости пузыря часто превышают теоретические скорости подъема газовой пробки и обычно значительно больше теоретической скорости подъема пузыря. При псевдоожижении слоев кварцевого песка U f = 2,5 см/с) в аппарате квадратного поперечного сечения площадью 0,37 м установлено что скорость подъема пузыря много выше, чем мон<но ожидать, если принять скорость пузыря в коллективе равной иьоа-Следовательно, при использовании различных моделей можно в настоящее время лишь постулировать, что уравнение (VII,29а) применимо к слоям со свободным барботажем пузырей, и затем убедиться, что допущение о более высоких значениях па не дает осложнений. [c.278]

Если циркуляция в действительности существует, то скорость подъема пузыря увеличится, время пребывания пузырей в слое уменьшится и при этом понизится интенсивность газового обмена. Следовательно, в реакторах макроциркуляция, по-видимому, дает отрицательный эффект . На макроциркуляцию можно воздействовать, выбирая конструкцию распределительного устройства и размещая в слое внутренние устройства. Конструкция распределителя должна обеспечить минимальный перепад давления, необходимый для поддержания устойчивого равномерного барботажа пузырей. Это очень важный аспект, но он выходит за пределы данной главы (см. главы XIII и XIX). Совершенно очевидно , что общая циркуляция, желательная, например, для перемешивания частиц, может быть интенсифицирована путем повышения [c.308]

При изучении продольного перемешивания стеклянных шариков, псевдоожиженных в слое сетчатых колец Рашига, установлено что в присутствии последних псевдоожижение становится более однородным, а продольное перемешивание газа уменьшается. С увеличением скорости газового потока число Боденштейна для продольного перемешивания проходит через минимум при порозности в интервале 0,55—0,65. Этот минимум совпадает с переходом от режима с барботажем пузырей к сплошному потоку. Повышение расхода газа приводит к увеличеник> интенсивности движения частиц и относительному росту ограничений этого движения (из-за столкновений с насадкой и другими твердыми частицами после их столкновения с насадкой). В результате распределение ожижающего газа по поперечному сечению слоя ста новится более равномерным. Пузыри уже нельзя наблюдать визуально, хотя псевдоожиженный слой не является однородным, поскольку еще существуют области высокой и низкой [c.309]

Уравнение VIII,3) было использовано для описания реакций в псевдоожиженном слое с барботажем пузырей. Однако достаточно хорошее соответствие эксперимента и расчетной модели частичного перемешивания наблюдалось только при низких скоростях газа, когда средний размер пузырей еще мал. [c.335]

Односекционные слои часто успепшо работают при значительном уносе твердых частиц, обусловленном выбросом твердых частиц в сепарационное пространство при барботаже пузырей и непосредственным выносом наиболее мелких частиц газовым потоком. Количественно унос можно уменьшить, предусмотрев высокую сепарационную зону с поперечным сечением, превышающим сечение слоя. [c.714]

При дальнейшем увеличении скорости газа возрастает размер пузырей. Последние, поднимаясь обычно с большей скоростью, чем остальная часть газа, резко турбулизуют систему. В этом случае говорят о слое с барботажем пузырей (рис. 1-1,6). Свободная поверхность такого слоя испытывает значительные колебания уходяшие из слоя пузыри, прорывают эту поверхность, образуя над ней всплески материала (рис. 1-1,в). [c.23]

Если же ожижающим агентом является капельная жидкость, а не газ, то после спокойного псевдоожижения слой постепенно расширяется вплоть до размывания свободной поверхности и уноса частиц. В этом случае, как правило, не образуется ни слоя с барботажем пузырей, ни тем более слоя с поршнеобразованием, даже при ведении процесса в узких и длинных трубках. Кроме того, при псевдоожижении капельными жидкостями слабее выражено движение частиц, но ярче проявляется их сепарация вдоль слоя (по размерам, удельным весам). На схеме, составленной П. Ребу [344] (рис. 1-2), представлены фазы развития псевдоожиженного слоя. [c.23]

Таким образом, резонно предположить, что в виде пузырей проходит избыток газа сверх необходимого для начала барботажа пузырей. Укажем, что и это предположение является лишь приближением к реальным системам, хотя и более обоснованным, чем двухфазная теория. В реальных системах с ростом скорости газа возрастает относительное количество дискретной фазы, но одновременно растет и абсолютное количество газа, проходящего через слой в непрерывной фазе. Изложенные положения качественно подтверждаются данными Дж. Дотсона [538]. [c.28]