Рост пузыря 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]

В гл. X показано, что коэффициент теплообмена Ь между поверхностью и псевдоожиженным слоем при увеличении скорости ожижающего агента 7 проходит через максимум. Кипение жидкости также характеризуется максимумом А нри некотором температурном напоре АТ. Природа максимумов в обоих случаях представляется одинаковой. При увеличении АТ или 7 (одновременно с повышением интенсивности движения среды) около поверхности возрастает концентрация малотеплопроводного рабочего тела (пузырьков пара при кипении жидкости, газовых пузырей в псевдоожиженном слое). Роль последнего фактора с увеличением АТ или V повышается, поэтому рост к постепенно замедляется, и после достижения максимума к начинает уменьшаться. [c.493]

Видимо, по массопередаче в газожидкостных псевдоожиженных слоях было опубликовано всего лишь два исследования. В нервом из них измеряли скорость абсорбции водой двуокиси углерода из смеси ее с азотом. В качестве твердой фазы использовали частицы кремнезема (эквивалентный диаметр 0,22 мм) и стеклянные шарики (0,5 и 0,8 мм). Количественных корреляций, например, в виде коэффициентов массообмена предложено не было, но можно отметить ряд качественных особенностей процесса. Скорость абсорбции повышается с ростом скорости жидкости для частиц всех размеров и понижается с увеличением размера частиц для всех скоростей жидкости. Скорости абсорбции были ниже измеренных в аналогичной газожидкостной системе, не содержаш ей твердых частиц. Эти выводы отчасти подтверждаются рассмотренными ранее данными о коалесценции пузырей . [c.673]

Внутренние поверхности. Присутствие вертикальных внутренних поверхностей (типа теплообменных труб) в значительной мере способствует уменьшению роста газовых пузырей. Было установлено что при псевдоожижении водородом железного порошка рост пузырей вызывал сильную вибрацию опоры аппарата, исчезавшую после размещения в слое вертикальных труб диаметром 152,4 мм, установленных с шагом, приблизительно равным их диаметру. [c.700]

Более современные представления о механизме теплопереноса стенка— псевдоожиженный слой базируются на пакетной модели . В соответствии с нею определяющую роль в переносе теплоты играют неустойчивые образования твердых частиц — пакеты . В кратковременном контакте с горячей поверхностью пакет прогревается (за счет его теплопроводности), забирая от поверхности теплоту. Газовый пузырь, подойдя к поверхности, отбрасывает пакет в ядро псевдоожиженного слоя. После ухода пузыря от поверхности на его место приходит новый пакет частиц — так осуществляется перенос теплоты от поверхности к слою (или в обратном направлении). С увеличением скорости повышается частота появления пузырей у поверхности (а с ней и частота смены пакетов) и уменьшается продолжительность контакта отдельного пакета с поверхностью — поэтому возрастает интенсивность теплоотдачи, т.е. апс- При высоких скоростях V > газовых пузырей становится много, растет время их контакта с поверхностью и ее доля, занятая малотеплопроводными пузырями, — поэтому начинается снижение Опс с ростом IV. [c.507]

Характер псевдоожижения в значительной степени зависит от свойств твердых частиц, составляющих слой. В частности, крупные частицы одинакового размера склонны к образованию слоя с барботажем крупных пузырей. Добавление к такому слою порции более мелких частиц несколько увеличивает его однородность, газовые пузыри становятся меньше. Вообще, псевдоожижение полидисперсного слоя происходит более плавно ( мягче ). Твердые частицы, склонные к слеживанию (в частности, влажные) или агрегированию (например, очень мелкие, размером порядка микронов), образуют в области, близкой к началу псевдоожижения, слой со сквозными каналами (рис. 1-1, <3). Газ проходит по этим каналам, оставляя практически неподвижной основную массу твердого материала. В ряде случаев с ростом скорости газа каналы либо исчезают, либо сохраняются только у газораспределительной решетки (рис. 1-1, е). [c.23]

Однако, как уже отмечалось, псевдоожижение жидкостями обычно происходит плавно , т. е. без образования пузырей , прослоек и т. п. Меладу прочим, попытка специально получить в узких ( = 6—10 мм) и длинных (более метра) трубках псевдо-ожил<енный слой ионообменной смолы (с размером частиц с1э = = 0,4—0,5 мм) с прослойками (поршнями) жидкой среды не увенчалась успехом с ростом скорости воды слой расширялся, но равномерность распределения частиц в жидкости практически не нарушалась. [c.26]

В том, ЧТО размер и скорость движения пузырей растут по мере их подъема и слияния. Но при общем неизменном расходе газа скорость подъема пузырей не может превысить определенного предела, поскольку с ростом ее должна уменьщаться скорость газа, находящегося в составе непрерывной фазы слоя. Последняя же не может уменьшаться безгранично. Таким образом, либо при превышении некоторого предельного размера пузырей скорость их подъема должна быть ниже, чем по закону Стокса, либо должен быть ограничен размер образующихся пузырей, если подъем в слое происходит по закону Стокса . Падение твердых частиц с потолка пузыря на его дно , приводящее к нарушению его оболочки, вероятно, вызвано изложенными выше причинами необходимостью одновременного поддержания материального баланса по псевдо-ожижающему агенту и равновесия гидродинамических сил (т. е. движения газа в соответствии с законами Архимеда и Стокса). Следовательно, нарушение оболочки пузыря падающими частицами должно приводить не к ускорению, а к торможению его движения либо к его дроблению на более мелкие образования, в конечном счете — к ограничению скорости движения дискретной фазы через псевдоожиженный слой. [c.32]

В разбавленной фазе псевдоожиженного слоя порозность растет с высотой, и тем круче, чем меньше скорость газа. Так, в условиях опыта при числе псевдоожижения 1 =2,8 концентрация твердого материала уменьшалась практически до нуля на высоте, превышающей в 1,65 раза высоту неподвижного слоя Яо, а при и7я=5 —на высоте примерно 2Яо. В зоне разбавленной фазы порозность падает с ростом скорости ожижающего агента, более интенсивный поток которого в большей степени подхватывает твердый материал. Кроме того, более крупные газовые пузыри, перемещаясь в слое с большей скоростью, захватывают и выбрасывают часть твердых частиц на большую высоту над поверхностью псевдоожиженного слоя. Однако и при значительных скоростях газа (W достигало 12) в условиях опыта на высоте (3—4) Но концентрация твердого материала приближалась к нулю (ё->1). [c.111]

На однородность псевдоожиженного слоя оказывают влияние эксплуатационные и конструктивные характеристики системы, а также некоторые свойства твердых частиц. Крупные пузыри образуются обычно при псевдоожижении частиц большого размера [44, 344, 413, 562, 642, 655, 758], т. е. при прочих равных условиях однородность слоя ухудшается с ростом размера частиц. Для определения относительных пульсационных отклонений полного перепада давления в слое (х = АР) предложена [413] следующая размерная формула (рис. 1У-19) [c.124]

В главе IX было показано (см. рис. IX-1—IX-4), что коэффициент теплоотдачи от псевдоожиженного слоя к поверхности теплообмена при увеличении скорости ожижающего агента проходит через максимум. Аналогичный факт наблюдается в случае теплообмена с кипящей капельной жи.дкостью, где максимум достигается при некотором температурном напоре ДТ". Природа максимума на кривых a = f w) и a = f(A7 ) представляется одинаковой. При увеличении АТ или w около поверхности теплообмена увеличивается интенсивность движения среды, но одновременно возрастает и количество малотеплопроводного рабочего тела (пара — в случае капельной жидкости, газовых пузырей — в псевдоожиженном слое). Как только последний фактор начнет играть заметную роль, рост а с увеличением w или ЛГ замедляется и при определенном их значении достигает максимума, после чего а начинает уменьшаться. [c.396]

При попытках создания математической модели псевдоожиженных систем особые трудности вызывает математическое описание движения пузырей газа в слое, обмена активным компонентом между газовым пузырем и ядром слоя, кинетики диффузионных процессов в момент возникновения и роста пузыря и т. п. [c.606]

Наблюдение за размером пузыря в псевдоожиженных слоях достаточной высоты и щирины (создание условий для неограниченного роста пузыря). [c.111]

Обычным псевдоожиженным слоям посвящено огромное число работ. Изучается коалесценция и рост быстрых пузырей, измеряются [c.119]

Если через небольшое сопло в слабо псевдоожиженный слой подавать газ со скоростью у, см /с, то у верхнего среза сопла будут образовываться пузыри, которые отделяются и поднимаются через слой без дальнейшего роста. Обозначить через время образования пузыря и через i время его подъема [c.203]

Для определения I (Ь) и ее зависимости от факторов, обусловленных динамикой слоя, а также для проверки правильности модели, из которой были получены уравнения (IX,7) и (IX,19), были измерены средние во времени и мгновенные значения коэффициентов теплообмена в псевдоожиженном слое [19]. Средние во времени коэффициенты следовали закономерности, которая была отмечена другими исследователями [7, 20] мгновенные же коэффициенты резко менялись, как показано на рис. 1Х-9. Минимальные значения Лщ,/ можно отнести к прохождению пузырей у поверхности, а резкий рост может означать внезапное появление свежего пакета плотной фазы у поверхности. По таким данным была найдена доля времени пребывания пузырей у поверхности (см. рис. 1Х-10) и средняя частота прохождения пузырей вблизи стенки (см. рис. 1Х-11). [c.248]

Андерсон и Джексон [60] сопоставили результаты данной теории с результатами теории гидродинамической устойчивости однородного псевдоожиженного слоя и показали, что те псевдо-ожиженные слои, в которых скорость роста возмущений велика, имеют также большое значение максимального размера устойчивого пузыря. Те слои, в которых скорость роста возмущений относительно мала, имеют относительно маленькие значения максимального размера устойчивого пузыря. Для псевдоожиженных слоев ЖТ, максимальный размер устойчивого пузыря оказывается по порядку величины, сравнимым с диаметром твердой частицы, т. е. пузыри в слое практически не могут существовать. Таким образом, именно в тех слоях, где возмущения быстро развиваются со временем, могут возникать полости, свободные от твердых частиц, т. е. пузыри. [c.74]

Теория гидродинамической устойчивости псевдоожиженного слоя (см. раздел 3, гл. 3) показьшает, что возмущения стационарного решения могут расти, со временем. При этом оказывается, (см. раздел 4), что скорость увеличения амплитуды возмущений для псевдоожиженных слоев ГТ на два порядка больше, чем скорость увеличения амплитуды возмущений для псевдоожиженных слоев ЖТ.. Естественно предположить, что такой быстрый рост возмущений порозности может привести к образованию газовых пузырей в псевдоожиженном слое. [c.99]

Таким образом, в данной главе изложены современные результаты гидродинамической теории устойчивости псевдоожиженного слоя. Показано, что однородный псевдоожиженный слой может быть неустойчив по отношению к бесконечно малым возмущениям. Найдены формулы, определяющие скорость роста возмущений и скорость распространения возмущений. Установлено, что для псевдоожиженных слоев ГТ скорость роста возмущений гораздо больше, чем для псевдоожиженных слоев ЖТ. Рассмотрены нелинейная теория развития возмущений, показывающая, что в псевдоожиженном слое могут образовываться разрывы непрерывности порозности слоя, которые можно отождествить с пузырями задача о конвективной неустойчивости псевДоожиженного слоя, показывающая, что в результате роста возмущений в псевдоожиженном. слое могут развиваться циркуляционные течения, а также модель циркуляционных течений в псевдоожиженном слое. [c.115]

РОСТ ПУЗЫРЯ в ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ [c.148]

Таким образом, можно считать, что рост пузыря не оказывает существенного влияния на массообменные процессы, когда плотная фаза слоя находится в состоянии, близком к минимальному псевдоожижению (что в ряде случаев можно считать справедливым для свободно кипящего слоя), а также когда размеры пузыря близки к равновесным. [c.122]

Скорость массообмена лимитируется проникновением вещества в частицу диффузионное сопротивление пограничной пленки около частицы пренебрежимо мало В1, > 10 ). Следовательно, для отдельно взятой частицы полное диффузионное сопротивление будет определяться выражением (62), а его абсолютная величина близка к 1/р. При этом на поверхности частицы концентрация Ср вещества (в условиях опыта — влаги) равновесна его концентрации в потоке агента V. В псевдоожиженном слое равновесная концентрация Ср может установиться лишь на поверхности частиц, расположенных у межфазной границы (газовый пузырь — непрерывная фаза). Внутри агрегата частиц можно предполагать застойную зону, куда условно не проникает ожижающий агент с рабочей концентрацией вещества У. По этой причине частицы внутри агрегата не принимают активного участия в массообмене (на их поверхности не устанавливается концентрация Ср). Однако агрегаты в псевдоожиженном слое постоянно разрушаются и возникают вновь. Через какой-то промежуток времени частицы, находившиеся внутри агрегата, окажутся в контакте с потоком ожижающего агента, на их поверхности установится концентрация Ср и начнется диффузия вещества внутрь частицы. Скорость массообмена будет при этом определяться долей частиц в слое, находящихся единовременно в активном контакте с газом, а следовательно, и частотой распада агрегатов. Так как при увеличении скорости ожижающего агента Ке) распад и возникновение новых агрегатов происходят более интенсивно, то скорость массообмена в псевдоожиженном слое должна возрастать при увеличении Ке. При достаточно высоких значениях Ке, когда каждая частица будет находиться в зоне высокого потенциала, можно ожидать замедления роста В при увеличении Ке и асимптотического его приближения к постоянным значениям, соответствующим величинам С. Такого же эффекта (приближение эффективных величин В к истинным, соответствующим чисто внутренней задаче) следует ожидать при переходе к более крупным частицам, условия обтекания которых более благоприятны (меньше поперечная неравномерность). Результаты опытов с частицами силикагеля размером 5,13 мм подтверждают это положение. [c.175]

При дальнейшем приближении факела к поверхности слоя увеличивается локальное вспучивание слоя (вплоть до пробоя), протекающее так же, как и при выходе газового пузыря на поверхность псевдоожиженного слоя. После пробоя слоя формируется (см. рис. 1.3, ж) квазиустойчивый струйный канал, площадь сечения которого монотонно увеличивается с ростом расстояния от сопла. Скорость струйного пробоя слоя ((/пр) возрастает с увеличением высоты слоя и плотности его укладки, диаметра и плотности частиц и с уменьшением размера сопла (щели). [c.12]

Существовавшие теории, относящиеся в основном к псевдоожиженным слоям, не могли дать удовлетворительного объяснения наблюдаемым явлениям. Резуттьтаты, полученные Андерсоном и Джексоном [181], которые провели расчеты скоростей роста возмущений порозности в различных псевдоожиженных слоях, показывали, что в системах газ — твердое тело возмущения растут значительно быстрее, чем в системах жидкость - твердое тело. Однако объяснить, почему в слоях, ожижаемых жидкостью, пузыри не возникают даже при очень большой высоте слоя, они не могли [189]. Вместе с тем, в ряде работ [152, 185, 186, 191] было 134 [c.134]

Теоретические исследования устойчивости малых возмущений концентрации твердых частиц в однородном псевдоожиженном слое показали, что скорость роста малых пузырей при газовом псевдовжажении вбтнв больше, чем при жидкостном. [c.37]

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]

Приводится рекомендация размещать в слое вертикальные поверхности, например трубчатые или полукруглые, чтобы воспрепятствовать чрезмерному росту пузырей (более 4—8 диаметров труб). Детального анализа перемешивания в упомянутой 1 работе не приводится вероятно, оно аналогично рассмотренному ранее для небольших аппаратов диаметром менее 305 мм. Исследования влияния аналогичных вертикальных поверхностей продолжаются Другой модификацией явилось псевдоожижение мелких частиц в просветах неподвижной крупнокусковой насадки (полупсевдо-ожиженный слой). Было исследовано влияние тормозящего дей- [c.310]

На однородность псевдоожиженного слоя влияют размеры и свойства твердых частиц, скорость газового потока, давление в системе, высота и диаметр слоя, а также конструкция газораспре-делителя. При прочих равных условиях однородность слоя ухудшается с ростом размера частиц. Добавление в слой крупных частиц небольшого количества мелких улучшает однородность слоя. С повышением скорости ожижающего агента, т. е. с повышением доли его, проходящей сквозь слой в виде пузырей, однородность псездоожижения ухудшается. Рядом исследователей, например [20], отмечается, что с увеличением давления при неизменном массовом расходе газового потока повышается однородность псевдоожиженного слоя и наоборот. [c.171]

За пределом устойчивости с увеличением скорости фильтрации электрическое сопротивление слоя продолжает расти, сначала быстро, а потом замедленно. Такой характер зависимости, по-видимому, тесно связан с неоднородностью псевдоожижения газом. Если пренебречь проводимостью газовых промежутков, то при этом в однородном псевдоожиженном слое уже при малых числах псевдоожижения полностью прекратилось бы прохождение тока. В противоположность этому в реальном псевдоожиженном слое даже при больших числах псевдоожижения сохраняется соприкосновение частиц, собранных в агрегаты, и через слой может проходить ток, пока сами агрегаты остаются непрерывной фазой . Лишь после этого можно ожидать прекращения тока. Газовые иузыри, проходящие через слой, уменьшают долю активного, проводяп1е-го ток сечения, из-за чего и возрастает усредненное сопротивление. При больших числах псевдоожижения замедляется расширение слоя благодаря более быстрому подъему пузырей, что может уменьшить и темп роста удельного сопротивления слоя, как и наблюдалось в наших опытах (рис, 1) п опытах 13, 6], [c.172]

Существенное влияние на унос оказывает конструкция газораспределительного устройства. При большей неравномерности газораспределения следует ожидать повышенного выноса частиц из строя при Яс<Як или возрастания критической высоты сепараци-ониого пространства Я,, [181, 427, 430, 432, 757]. По. этой же причине увеличение высоты слоя, несколько сглаживающее эффект неравномерности работы решетки, приводит к некоторому уменьшению уноса [181, 247], что, впрочем, справедливо лишь для невысоких слоев. Значительный же рост высоты слоя сопровождается ухудшением однородности псевдоожижения, увеличением размера газовых пузырей и высоты выброса материала над свободной поверхностью псевдоожиженного слоя, что влечет за собой повышение уноса [430, 432]. [c.152]

Одной из основных задач любого исследования явления коалесценции пузырей в псевдоожиженном слое является установление закономерностей роста пузырей по мере их подъема по высоте слоя. Здесь можно упомянуть попытку Харрисона и Льюнга [43, 59], исследовавших влияние высоты слоя над точ- [c.65]

Второе направление в исследовании устойчивости пузырей основывается ка анализе устойчивости поверхности, разделяющей находящуюся над ней плотную фазу псевдоожиженного слоя к область, занятую жидкостью или газом, свободную от твердых частиц. Впервые эта задача рассматривалась Райсом и Вильгельмом [61 ], которые пришли к выводу о полной неустойчивости такой поверхности. В работе [62, с. 207] показано, что скорость роста малых возмущений этой поверхности много больше для псевдоожиженных слоев ЖТ, чем для псевдоожиженных слоев ГТ. В работах [61 62, с. 207], как и в работе Мюррея [21, 1965, т. 21], исследовавшего устойчивость верхней свободной поверхности псевдоожиженного слоя, не учитывалось эффективное поверхностное натяжение. Влияние поверхностного натяжения на [c.74]

В разделе 3 данной главы была изложена теория гидродинамической устойчивости-псевдоожиженного слоя. Результаты этой теории показывают, что малые возмущения однородного псевдоожиженного слоя могут расти со временем. Скорость роста возмущений в псевдоожи5кенных слоях ГТ (см. раздел 4 данной главы) гораздо больше, чем скорость роста возмущений в псевдоожиженных "слоях ЖТ. Однако развивающееся в результате роста возмущений нестационарное движение фаз, при котором часть газа проходит через слой в виде пузырей, не.может быть описано при помощи линеаризированных уравнений гидромеханики псевдоожиженного слоя. Поэтому на основе теории гидродинамической устойчивости псевдоожиженного слоя, базирующейся на линеаризированных уравнениях гидромеханики, нельзя описать образование пузырей в псевдоожиженном слое. [c.95]

Одной из характерных особенностей движения газовых пузырей в псевдоожиженном слое является увеличение размеров пузыря за счет притока к нему газа из плотной фазы слоя. Это явление не нашло отражения в моделях движения газового пузыря, изложенных выше. Здесь будет рассмотрено приближенное решение задачи о движении и росте сферического газового пузыря в однородном псевдоожиженном слое. Подобная задача рассматривалась в работах [ПО—112]. При этом в работах [110, 111] использовалась стационарная постановка задачи, что, вообще говоря, неоправдано. [c.148]

Подчеркнем в ааключение, что уравнения (4.6-20), (4.6-21) описывают рост пузырей (при условии гь > г1) только за счет притока к ним газовой фазы и не описывают увеличение размеров газовых пузырей в псевдоожиженном слое в результате их коалесценции. [c.151]

При построении математической модели последняя должна не только отразглть такие процессы,сопровождающие химическое превращение,как диффузия исходного газобразного вещества из реакционного объема к поверхности взаимодействия, адсорбция веществ на активной поверхности,десорбция продуктов реакции с поверхности и диффузия газообразных продуктов реакции от активной поверхности в объем реакционного пространства. Необходимо также учитывать неоднородность псевдоожиженного слоя,в том числе -влияние на нее форм аппарата,газораспределения и многих других,упомянутых выше факторов,без учета которых задачи точного моделирования оказываются не-выполнишми. При этом особые трудности встречает математическое описание движения пузырей газа в слое,обмена активным компонентом мевду газовым пузырем и ядром слоя,кинетики диффузионных процессов в момент роста пузыря при его возникновении и т.д. [c.282]

В работе исследовалась связь между параметрами, характеризующими крупномасштабные пульсации псевдоожиженного слоя и динамикой образования, роста и подъема газовых пузырей экспериментально определялись основные характеристики газовых пузырей (средние времена жизни (т) и скорости подъема ( пг), средние диаметры по слою ( п) [c.126]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология