Поведение пузырей в псевдоожиженном слое

Показано что экспериментальные данные по распространению малых возмущений в жидкостном псевдоожиженном слое являются гораздо более представительными для проверки уравнений движения, нежели данные о поведении полностью развитых пузырей. Были измерены скорости роста и распространения возмущений, а также доминирующая длина волны в ожижаемых водой высоких слоях стеклянных шариков разного диаметра при различной порозности слоя. Флуктуации порозности при различных условиях измеряли методом светопропускания. На рис. 111-4 в качестве примера представлены спектры сигналов, записанных на различных расстояниях от решетки в слоях шариков диаметром 1,27 мм. На рисунке отчетливо видны формирование и рост [c.93]

Радиус и скорость пузыря в двухмерных слоях легко точно измерить, но таких данных, по-видимому, недостаточно для предсказания поведения трехмерного пузыря. Хорошо известно что при одинаковом фронтальном радиусе двух- и трех- мерные пузыри имеют неодинаковую скорость подъема в капельной жидкости есть все основания предполагать, что такая же разница существует и в случае псевдоожиженного слоя. [c.142]

На рис. V- представлены две разновидности поршневого псевдоожиженного слоя. В слое типа А, свойства которого рассматриваются в данной главе, газовый пузырь поднимается в среде твердых частиц, опускающихся по обеим его сторонам (рис. Л,А). Коалесцируя выше распределительной решетки, пузыри образуют пробки, поднимающиеся с равномерными интервалами и разделяющие весь слой на чередующиеся участки плотной и разбавленной фаз. Такое поведение псевдоожиженного слоя аналогично поведению системы газ — жидкость, и ниже будет показано, что основные поло жения теории таких систем применимы и к псевдоожиженному слою. [c.170]

Это соответствует экспериментально установленному факту, что реактор с псевдоожиженным слоем близок к аппарату полного перемешивания и потому его характеристика остается независимой от высоты слоя во всем диапазоне изученных условий Отсюда можно сделать вывод, что изменение размеров пузырей не является решающим в поведении [c.357]

Возникновение пульсаций в слое, механизм слияния мелких пузырей с крупными, влияние стенки и другие особенности поведения псевдоожиженных слоев также можно объяснить с помощью механизма сводообразования. [c.42]

Увеличение диаметра аппарата, по данным работ[44, 274], улучшает однородность псевдоожиженного слоя. Полученный в отдельных опытах [710] противоположный результат объясняется [247, 655], видимо, ухудшением газораспределения при увеличении диаметра аппарата. Наконец, в опытах с аппаратами, имевшими диаметр в пределах 26—80 мм, установлено [432], что диаметр аппарата не оказывает влияния на общую однородность псевдоожиженного слоя в целом. Заметим одновременно, что улучшение однородности псевдоожижения при переходе к аппаратам большего диаметра, установленное путем визуальных наблюдений за поведением слоя, возможно, является кажущимся. В сечении аппаратов большого диаметра одновременно движется большое количество газовых пузырей. Последние пересекают свободную поверхность слоя со сдвигом по фазе, сглаживая ее колебания и, следовательно, общие пульсационные характеристики в целом, что создает видимость более однородного псевдоожижения. Это, естественно, не означает, что увеличение диаметра приводит к улучшению локальной однородности в различных точках слоя. [c.129]

Эта книга является результатом пятилетней работы в области исевдоожижения твердых частиц. Несмотря на то, что работа еще далека от полного завершения, она достигла такой стадии, когда целесообразно попытаться дать связную картину механизма псевдоожижеиия. При этом в качестве исходного положения принято, что поведение псевдоожиженных систем может быть объяснено на основе анализа поведения пузырей ожижающего агента, движущихся через слой частиц. Это положение приводит к сравнительно простому объяснению условий, определяющих однородное или неоднородное псевдоожижение. Математический анализ обнаруживает заметное сходство в поведении пузырей в псевдоожиженном слое и в капельной жидкости. [c.11]

Пузыри в капельной жидкости образуются весьма просто, если воздух непрерывно подавать через отверстие, расположенное в массе жидкости. Простой эксперимент показывает, что в этих условиях образуется устойчивая цепочка пузырей, если расход газа поддерживается постоянным. Поведение такого рода систем было изучено достаточно широко, поэтому логично было поставить эксперимент с подобными им системами, вводя непрерывно поток воздуха в псевдоожиженный слой через расположенное в нем единичное отверстие [41]. При этом необходимо было (точно так же, как это было сделано при изучении подъема единичных пузырей) привести слой в состояние минимального исевдоожижения путем подачи в аппарат отдельного потока воздуха (с постоянной скоростью), чтобы придать слою свойства капельной жидкости. Для возможности анализа результатов этих опытов необходимо рассмотреть теоретические и экспериментальные предпосылки работы по изучению образования пузырей в капельных л<идкостях. [c.68]

Конструкция распределительного устройства играет исключительно важную роль в определении поведения псевдоожиженного слоя. Распределитель—пористая пластина — в отличие от других конструкций дает большее расширение слоя, в особенности для мелких фракций материала, способствует образованию многочисленных пузырей, более мелких ио размеру. [c.82]

Рпс. 2. Поведение воздушных пузырей, искусственно созданных в псевдоожиженном слое свинцовых дроби диаметром 0,077 см. [c.117]

ПОВЕДЕНИЕ ПУЗЫРЕЙ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ [c.104]

Следующим шагом в изучении поведения пузырей будет исследование их взаимодействия между собой в процессе истечения из отверстия в слое, где поддерживаются условия минимального псевдоожижения, а также определение размера пузырей, частоты их образования и укрупнения путем коалесценции. [c.117]

Итак, мы в самых общих чертах рассмотрели поведение пузырей инжектированных в слой, который находится в условиях, близких к минимальному псевдоожижению. [c.119]

Поведение псевдоожиженных слоев, в которых ожижающим агентом является газ, как хорошо известно, значительно отличается от поведения псевдоожиженных слоев, в которых ожижающий агент — жидкость. В последнем случае увеличение скорости ожижающего агента сверх значения, необходимого для перехода слоя зернистого материала в псевдоожиженное состояние, как правило, приводит к однородному расширению псевдоожиженного слоя. Если же ожижающим агентом является газ, то после достижения скорости начала псевдоожижения часть газа проходит через слой в виде пузырей, т. е. полостей, свободных от твердых частиц. [c.72]

До настоящего времени не существует такой физической теории, которая на базе уравнений гидромеханики псевдоожиженного слоя описывала бы все стороны поведения подобной физической системы, В частности, теория до сих пор не способна предсказывать размер и форму образующихся в слое пузырей, их количество и т, п, В то же время описание неоднородного псевдоожиженного слоя, т. е, слоя, в котором часть ожижающего агента проходит в виде пузырей, очень важно с точки зрения моделирования химико-технологических процессов, протекающих в псевдоожиженном слое. Так, при проведении в псевдоожиженном слое каталитической химической реакции проскок части целевого компонента в виде пузырей, внутри которых каталитическая реакция не протекает, может существенно влиять на степень превращения реагента. [c.72]

Другой подход к физическому обоснованию различия в поведении слоев ГТ и ЖТ основан на исследовании устойчивости уже образовавшихся пузырей, т. е. возможности их существования в псевдоожиженном слое некоторое время без разрушения. В рамках атого подхода можно выделить два направления. Первое направление развито в, работе [58 ] (см. также монографию Дэвидсона и Харрисона [59]). Эти авторы предположили, что разрушение пузыря может быть обусловлено разрушением его кильватерной зоны, вследствие того, что скорость восходящего потока газа в центре пузыря будет превышать скорость свободного падения твердой частицы. Предполагая, что скорость восходящего потока газа — величина того же порядка, что и скорость подъема пузыря, авторы работы [58] сформулировали условия устойчивости пузыря. Скорость свободного падения твердой частицы в газе обычно во много раз превышает эту величину для капельной жидкости. Поскольку скорости подъема пузыря заданного размера в слоях, ожижаемых газом или жидкостью, примерно одинаковы, максимальный размер устойчивого пузыря для слоя ГТ много больше максимального размера устойчивого пузыря для слоя ЖТ. [c.74]

В силу сложности построения строгой физической теории движения пузырей в псевдоожиженном слое, учитывающей все существенные особенности этого движения, подобную теорию до настоящего времени построить не удалось. Поэтому при исследовании поведения псевдоожиженных слоев, в которых ожижающим агентом является газ, используют различные упрощенные представления о движении газовых пузырей. К их числу относятся гипотезы о характере распределения газа между пузырями и плотной фазой в псевдоожиженном слое. Например, в так называемой двухфазной теории псевдоожижения предполагают, что избыток ожижающего агента (сверх количества, необходимого для начала псевдоожижения) проходит через слой в виде пузырей [59 90, с. 5831. Существуют и более сложные теории распределения газа между фазами в псевдоожиженном слое [92 ]. [c.117]

В том случае, когда диаметр аппарата с псевдоожиженным слоем достаточно мал, обычно наблюдается так называемый поршневой режим псевдоожижения [32, с. 170 107]. На рис. 13 пока-зань два типа поршневого режима псевдоожижения. Поршневой режим типа В обычно имеет место в аппаратах очень малого диаметра и здесь рассматриваться не будет. Исследование механического поведения такой системы можно найти в работе [37, с. 26]. Исследование поршневого режима типа А представляет большой интерес, поскольку в таком режиме обычно работают лабораторные установки с псевдоожиженным слоем. Теоретическое предсказание движения фаз в окрестности верхней части газовой пробки легче осуществить, чем для случая одиночного газового пузыря в псевдоожиженном слое большого диаметра в силу того, что, во-первых, точно известен диаметр пробки (он равен диаметру аппарата) и, во-вторых, кильватерная зона газовой пробки находится на значительном расстоянии от верхней части пузыря и не оказывает существенное влияние на движение фаз в этой области. [c.142]

Как правильно указали П. Ф. Вейс и С. Д. Барнет [1, с. 491, неподвижный искусственный пузырь не воспроизводит полностью поведение движущегося пузыря в псевдоожиженном слое. Действительно, при движении искусственного пузыря вверх мы отмечали, как непрерывная фаза огибала пузырь , а протяженность бороды уменьшалась (тем в большей степени, чем быстрее двигался пузырь ). [c.32]

Для объяснения поведения псевдоожиженных слоев было предложено множество различных моделей. В каждой из них различали две фазы фазу газовых пузырьков (или фазу бедного газа), которая отождествлялась с газом, проходящим слой в виде пузырей, содержащих незначительное количество твердых частиц или вовсе не содержащих их, и эмульсионную (или плотную) фазу, которая имеет примерно постоянный объем пустот и в которой частицы полностью перемешиваются . [c.433]

Двухфазная модель представляет собой наиболее разработанную во всех деталях теорию поведения фаз в ПС. Многочисленные эксперименты по проверке ее, в том числе и с помощью искусственно вводимых в минимально псевдоожиженный слой единичных пузырей газа, позволили определить необходимые параметры модели (диаметр пузыря, коэффициенты массообмена между пузырем и окружающей его зоной слоя и др.). И хотя модель наиболее употребительна для расчетов химических реакторов с ПС катализаторов, она все же не учитывает ряда факторов, почти всегда наблюдаемых в экспериментах увеличения размера пузырей по мере их подъема в слое влияния соседних пузырей при определении скорости подъема пузыря сравнимости размеров пузырей и габаритов ПС в аппаратах малого диаметра. Кроме того, формула для коэффициента массоотдачи при диффузионном массообмене пузыря и его окрестностей р=0,251) не всегда подтверждается экспериментально. [c.540]

Развитие теоретических представлений о поведении газовых пузырей в ПС (рост их диаметра, пузыри несферической формы, взаимодействие пузырей), об устойчивости псевдоожиженных слоев, о моделях, не базирующихся на предположении о потенциальном характере движения дисперсной фазы, и о прочих уточнениях изложенных элементов теории ПС рассматривается в [15]. [c.541]

Эксперименты на гидравлической модели описаны частично в статье Роу [4], а также в более ранней работе Роу и Хенвуда [5], где дана наиболее полезная информация, которая существенно помогла в понимании поведения реальных псевдоожиженных слоев. Измерения силы давления потока чрезвычайно трудно выполнить, особенно когда сферы находятся на близком расстоянии друг от друга. Однако данные этих измерений дают возможность более лучшего понимания причин образования и стабильности пузырей, чем это было возможно до настоящего времени. Еще нельзя полностью объяснить все полученные результаты, но многие данные можно применить непосредственно к объяснению наблюдений, сделанных во время эксперимеитов с индикаторным газом. [c.7]

Образование пузырей и их поведение в псевдоожиженном слое изучали многие исследователи [1, 3, 4]. Было выяснено, что пузыри, образующиеся над отверстиями газораспределительной решетки, поднимаются к свободной поверхности слоя с определенной скоростью, увеличиваясь в размерах. Увеличение размеров объясняется коалесценчией пузырей и уменьшением гидростатического давления по мере их подъема. [c.77]

Обмен газом между непрерывной и дискретной фазами внутри слоя является важным фактором, требующим обязательного учета при расчете реакторов с псевдоожиженным слоем. Рассмотрение поведения пузырей не входпт в задачу данной главы однако, следует иметь в виду, что пузыри могут влиять на гидродинамическую обстановку в непрерывной фазе, а это существенно нри выборе техники измерений. [c.54]

Из рисункбв У-26 следует, что результаты изучения конверсии в псевдоожиженном слое диаметром 460 мм даже при средних скоростях газа (например, около 10 м/с) можно объяснить, анализируя поведение пузырей в соответствии с теорией поршневого режима — уравнения (У,58), (У,59) и (У,60). Значительное отклонение экспериментальных данных от этой теории наблюдалось только в случае использования перфорированной решетки с 14-тью отверстиями при скорости Г/10 см/с (рис. У-26, а и б). Однако такая решетка при данной скорости газа отличается плохим газораспределением, причем в нижней части слоя могут возникнуть каналы. При увеличении скорости I/ до 20—30 см/с возрастает перепад давления в распределительной решетке и, видимо, улутахается газораспределение в этом случае экспериментальные данные по конверсии озона удовлетворительно согласуются с теорией поршневого режима. [c.213]

Работу колпачковых распределительных устройств типа 1, а при высоких скоростях истечения газа изучали Козин и Баскаков Они показали, что попытки интенсифицировать диспергирование газа аа счет повышения скоростей истечения струй приводят к образованию центров зарождения цузырей в точках пересечения струй, выходящих из прорезей колпачков. При использовании аналогичных колпачков для псевдоожижения слоев песка 5.1 при более низких скоростях истечения и более редкой их расположении, чем в цитируемой работе эффект пол щался иным. Так, в тонких слоях при низкой скорости истечения газа из четырехструйчатых колпачков, установленных с шагом 305 мм, возникают по четыре цепочки пузырей от каждого элемента. По мере увеличения высоты слоя происходит быстрая коалесценция пузырей, и в результате над каждым элементом образуется один поток пузырей. Поведение такой системы с быстрой коалесценцией пузырей сходно с псевдоожижением при низких скоростях истечения газа из элементов типа 2а. [c.705]

Число систематических исследований, посвященных влиянию конструкции газораспределительного устройства на поведение псевдоожиженного слоя, весьма невелико, хотя имеется значительное количество заводских данных для различных конкретных процессов. Грос [32] установил, что точка начала псевдоожижения лучше воспроизводится при использовании в качестве газораспределительного устройства пористой плиты, чем при использовании мелкой сетки с отверстиями, соответствующими 300 меш (просвет около 0,05 мм), или перфорированного диска. Роу и Степлетон [104] наблюдали поведение слоя при псевдоожижении газом в аппарате диаметром 305 мм, причем в качестве газораспределительного устройства последовательно применялись колпачковая решетка, конический диффузор и пористая плита. Авторы подтвердили, что пористая плита позволяет получить более равномерное расширение слоя, чем другие распределительные устройства, но способствует движению через слой большего количества пузырей, хотя и более мелких. Они также установили, что конструкция газораспределительного устройства оказывает влияние на поведение слоя почти по всей его высоте. [c.22]

На фото 8 и 9 (см. стр. 166) демонстрируется псевдоожижение свинцовой дроби, в одном случае—воздухом, а в другом— водой [23]. Введенные в псевдоожиженный слой пузыри ведут себя в этих случаях различно. Пузыри воздуха, введенные 3 слой свинцовой дроби, псевдоожиженной воздухом, вполне устойчивы при этом пузырь удлиняется, если его эквивалентный диаметр превышает поперечный размер сосуда. Водяные пузыри, введенные в слой свинцовой дроби, псевдоо жнжен-ной водой, напротив, весь.ма неустойчивы они разрушаются твердым материалом, попадающим в основание пузыря из движущегося за ним гидродинамического следа. Каждая из представленных фотографий соответствует отдельному опыту. Необходимо от.метнть, что хотя приведенные фотографии определенно свидетельствуют о некотором различии в поведении системы с газом и капельными жидкостями, но оба случая относятся к неоднородному (агрегативному) псевдоожижению в его обычно принятом смысле. [c.101]

Условие устойчивости пузыря в псевдоожиженном слое. Рассмотрим вероятное поведение твердых частиц (к этому вопросу мы верне.мся в разделе 5.5), переносимых из гидродинамического следа внутрь пузыря. [c.103]

Вычисление Иь по уравнению (5.1), а значит, и определение любого числового значения De Jd, ведется в предположении о сферической форме лобовой части пузыря независимо от его размера. Это предположение вызывает сомнение, когда размеры частиц и пузыря близки. О поведении и фор ме очень малых пузырей в псевдоожиженных системах вообще пет достаточного количества данных. Можно определенно сказать, что в системах газ — капельная жидкость маленькие пузыри вследствие поверхностного натяжения по форме будут близки -к сферическим, В псевдоожиженном слое поверхностное яатяжение отсутствует, поэтому воз.мож но, что модель, базирующаяся на сфер Ической форме лобовой части пузыр-я, справедлива в более широком диапазоне размеров пузыря, чем для обычных двухфазных систем. [c.112]

Хотя опубликовано довольно много статей, касающихся процесса исевдоожижения, тем не менее основы этого процесса недостаточно изучены. Поэтому переход от опытных установок к промышленным характеризуется многостадийностью. Так, наиример, вследствие скудной информации о природе структуры газовых потоков внутри и около пузыря и об условиях хорошей теплопередачи в псевдоожиженных слоях эти вопросы до сих пор являются предметом дискуссии. Исследо-ванпя на крупных опытных установках, выполненных в Спрингфилдской лаборатории [1], потребовались ири проектировании установки для производства тетрафторида урана из-за отсутствия необходимой информации по поведению псевдоожиженных слоев тяжелых веществ. [c.5]

Хотя объем пузырька V в уравнении (1) заметно изменялся, еще мало известно о форме и поведении очень маленьких пузырей в псевдоожиженных слоях. В системе газ — жидкость поверхностное натяжение обеспечивает условия, при которых маленькие газовые пузырьки имеют сферическую форму, В псевдоожиженной системе поверхностное натяжение очень незначительно или отсутствует и возможно, что сфери-чески-колпачковая модель приемлема в ней для пузырей боль- [c.115]

Когда степкн сосуда не влияют на размер пуз1,1рей, размер наибольшего стабильного пузыря определяется при помощи параметров 5 , Qf, (I и ц. Изменяя их, можно наблюдать режимы исевдоожижения от кипяищго до спокойного как для газов, так и для жидкостей. Ниже рассматривается, каким образом поведение псевдоожиженного слоя зависит от этих величин. [c.129]

Для интенсификации процессов тепловой обработки зернистых материалов в импульсном псевдоожиженном слое решающее значение имеет конструкция импульсного прерывателя потока газа (пульсатора). Пульсатор и система управления им, создавая и формируя колебания потока газа, обеспечивают изменение структуры и поведения псевдоожиженного зернистого материала. Наложение вынужденных пульсаций газа на слой зернистого материала препятствует образованию устойчивых каналов и крупных пузырей в слое, повышает относительную скорость движения фаз, позволяет снизить расход ожижаюше— го агента. [c.20]

Для объяснения различий в поведении псевдоожиженных слоев, ожижаюшим агентом в которых является газ или жидкость, в настоящее время используется два подхода, взаимно дополняющих друг друга. В качестве одного из таких подходов используется гидродинамическая теория устойчивости однородного псевдоожиженного слоя [7, 1968 19, с, 13 21, 1965, т, 21 23 24 56 57 ], Второй подход, который будет рассмотрен несколько позже, позволяет исследовать вопрос о возможности существования пузырей в псевдоожиженном слое. [c.72]

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]

При математической постановке задач, рассмотренных в данной главе, вязкость твердой фазы не учитывалась. Теория, основанная на таком предположении, позволяет получить описание многих явлений, связанных с движением газовых пузырей в псевдоожиженном слое, качественно согласующееся с экспериментальными данными. Во многих аспектах эта теория дает также и количественное согласие с экспериментальными результатами. Так, например, расчет скорости подъема газовых пузырей в псевдоожиженном слое, размеров области циркуляции газа около пузыря и некоторых других величин, характеризующих движение газовой и твердой фаз при подъеме в слое пузыря, хорошо согласуется с экспериментальными результатами [32, с. 122]. Что же касается формы пузырей, то фотографирование псевдоожиженных слоев в рентгеновских лучах показало, что газовые пузыри в псевдоожиженном слое далеко не всегда имеют ту же самую форму, что и газовые пузыри в идеальной жидкости. Этот факт указывает на то, что теоретическое предсказание формы газового пузыря в псевдоожиженном слое не может основываться на теории, не учитывающей вязкость твердой фазы псевдоожиженного слоя. В данном параграфе устанавливается связь между формой пузыря, поднимающегося в псевдоожиженном слое, и вязкостью псевдоожиженного слоя. При этом существенно используетЬя аналогия между поведением газовых пузырей в жидкости и в псевдоожиженном слое. Наблюдения показывают, что газовые пузыри достаточно большого размера как в псевдоожиженном слое, так и в жидкости имеют верхнюю часть, которую приближенно можно считать сферической. Форму таких пузырей удобно характеризовать при помощи угла а, как показано на рис. 19. Результаты измерения угла а, полученные многими исследователями для газовых пузырей в жидкости и обобщенные Грейсом [76], пока. [c.167]

Указанное различие между фонтанированием и псевдоожижением будет проявляться в конструктивных расчетах, приводя к ряду неожиданных выводов в отношении преимущества псевдоожиженного слоя по сравнению с фонтанирующим, особенно, когда дело касается процессов, в которых основной задачей является конверсия д-аза, а не твердого материала аналогия между псевдоожижением и фонтанированием, возникающая вследствие хорошего перемепшвания частиц, не является более правомерной. Поведение потока газа в Двух системах совершенно различно, и, таким образом, обычное приближение, основанное на динамике пузырей, для расчета реакторов с псевдоожиженным слоем, очевидно, не применимо к фонтанирующим слоям. В этом случае двухзонная модель фонтанирующего слоя, представленная [c.256]

В книге подробно анализируется процесс разрушения зернистого слоя потоком газа, сопровождающийся образованием струйных факелов или каналов, приводятся результаты обширного экспериментального исследования развития и поведения струй разных типов в неподвижном и псевдоожиженном слое. На основе этих исследований формируется система физических представлений о механизмах, обусловливающих наблюдаемые закономерности струйных течений развитие каверн, схлопывание струй, образование пузырей, циркуляция газа и твердого материала, коалесцен-ция струй и пузырей и т.п. [c.6]