Непрерывная фаза частиц

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]

Механизм движения газа в системах газ — твердые частицы весьма сложен из-за тенденции к образованию пузырей. На долю последних приходится значительная часть газового потока, и при движении через слой происходит непрерывный обмен газа между пузырями и непрерывной фазой -80. При отсутствии пузырей интерпретация экспериментальных данных по тепло- и массообмену между газом и твердыми частицами возможна только с учетом значительного обратного перемешивания ei. При этом роль последнего возрастает по мере уменьшения скорости газа. [c.64]

Твердые частицы или непрерывная фаза во многом обнаруживают сходство с однофазной жидкостью и обтекают пузырь, как это наблюдалось бы при числе Рейнольдса около 10. Исходя из этого можно объяснить основные особенности иеремешивания твердых частиц. [c.133]

Зная количество газа, проходящего через псевдоожиженный слой в виде пузырей, и среднюю скорость последних, можно рассчитать общее расширение слоя. Если исключить из рассмотрения мелкие порошки, то при скоростях, близких к 7 , расстояние между частицами в непрерывной фазе остается, по существу, постоянным, проницаемость ее не изменяется и газ продолжает двигаться вверх со скоростью 17 1 относительно частиц. Отсюда следует , что [c.143]

Газ движется через проницаемую непрерывную фазу ламинарно (или в соответствии с законом Дарси) с относительной скоростью, достаточной для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии. Выше было показано, что пузыри вызывают перемещение самой непрерывной фазы, которое накладывается на движение газа. Пузыри представляют собой участки с очень высокой проницаемостью, распределенные в однородной среде, ограниченной проницаемостью, и их присутствие значительно видоизменяет газовый поток. Последний сходится по направлению ко дну пузыря, проходит через него, выходит через его крышу [c.157]

Пузыри находятся в движении, так что поток не является установившимся относительно неподвижного наблюдателя (или стенок аппарата). Если скорость пузыря превышает скорость движения газа в просветах невозмущенной непрерывной фазы, то возникает интересное и важное явление. Поле давлений заставляет газ входить в пузырь через дно. Выйдя через его крышу, газ поступает в непрерывную фазу, быстро текущую вниз вдоль боковой поверхности пузыря газ увлекается ею к основанию пузыря и снизу снова входит в пего. В результате возникает сферический вихрь газа (концентричный пузырю), который поднимается вместе с пузырем как обособленное газовое образование (облако циркуляции). Наличие этого облака значительно изменяет время контакта газа и твердых частиц, являясь важной причиной проскока газа через слой. [c.157]

Если пузырь неподвижен (это означает, что все твердые частицы также неподвижны), то двуокись азота должна двигаться по линии тока. Ее движение будет очень сходно с показанным на фото 1У-27, отличаясь только тем, что поток, поднимаясь вверх, изогнется, чтобы войти в основание пузыря, пройдет через него, выйдет (в идеальном случае) через крышу пузыря и далее симметрично завершит траекторию. (На практике существует экспериментальная трудность внутри пузыря газ-трасер теряет поддержку твердых частиц и начинает рассеиваться, поэтому из пузыря в непрерывную фазу входит уже не тонкая струя.) Как было показано поле давлений, а значит и поле линий тока, [c.159]

Аналогия здесь вряд ли полная, даже если принять, что циркуляция газа в пределах облака является абсолютно замкнутой. Дело в том, что газ может переноситься из облака в непрерывную фазу позади пузыря с пограничной пленкой твердых частиц, обтекающих пузырь. [c.165]

Для теоретического анализа использован метод Дэвидсона показавшего, что распределение давления газа в непрерывной фазе пе зависит от движения твердых частиц при следующих условиях [c.185]

Известно что вязкость непрерывной фазы понижается с уменьшением размера твердых частиц. Можно предположить, что вихри в кильватерной зоне под газовой пробкой затухают при высокой вязкости непрерывной фазы в результате уменьшается расстояние между пробками, при котором происходит их слияние (это особенно характерно для псевдоожижения слоя крупных частиц). Найдено также i , что два одинаковых пузыря в слое большого размера не сливаются, если расстояние между ними по вертикали превышает 1—1,5 фронтальных диаметров пузыря. [c.193]

Имеется в виду между газовой пробкой и непрерывной фазой (не между ожижающим агентом и твердым частицами). — Прим. ред. [c.200]

Опыты показали что смешение происходит внутри основной части каждого пузыря, но линии тока из пузыря ведут в непрерывную фазу. В последующей теории такая схема потока дополнена допущением, что газ р облаке циркуляции движется вдоль линии тока, пока он не достигнет кильватерной зоны под газовой пробкой. Здесь происходит полное смешение с газом в непрерывной фазе, расположенной на одном уровне с кильватерной зоной, благодаря быстрому движению пленки твердых частиц в этой области. С этим предположением согласуются опыты в которых не удалось обнаружить радиального перепада концентраций трасера, введенного в поршневой псевдоожиженный слой. Следовательно, газ, поступающий через дно газовой пробки, должен иметь концентрацию реагента Ср, равную концентрации, в непрерывной фазе вокруг пробки. Отсюда скорость обмена реагирующим веществом составит [c.201]

Недавно для описания перемешивания газа и твердых частиц рядом авторов была предложена модель противотока с обратным перемешиванием,постулирующая,.что движение непрерывной фазы вызывается перемещением пузырей. В частности, принимают, что твердые частицы достигают поверхности слоя, находясь в гидродинамическом следе пузырей, и соответственно должен существовать их общий нисходящий поток. Поскольку скорость нисходящего потока непрерывной фазы может превышать спорость газа в просветах между твердыми частицами (обычно вычисляемую как то газ, увлекаемый [c.253]

На рис. УП-7 представлены данные по эффективной продольной теплопроводности. Примечательно, что в ходе обсуждения своих данных авторы фактически базировались на модели противотока с обратным перемешиванием твердых частиц, рассматриваемой в следующем разделе. Они рассчитали, что скорость восходящего потока твердых частиц (в непрерывной фазе) равна приблизительно 45 см/с, в то время как скорость газа составила около 16 см/с. В цитируемой работе было установлено, что эффективная [c.263]

Недавно несколько исследователей независимо друг от друга предложили модель, получившую название модели противотока с обратным перемешиванием. В основе модели лежит представление о том, что за счет подъема газовых пузырей часть твердых частиц перемещается вверх, при этом соответственно возникает нисходящий поток остального зернистого материала в псевдоожиженном слое. Скорость нисходящего движения непрерывной фазы может быть достаточно велика, чтобы вызвать нисходящий [c.267]

Авторы не затрагивают перемешивания твердых частиц, хотя оно может играть существенную роль, особенно в случае теплонапряженных химических реакций. Поскольку происходит коалесценция пузырей, межфазный коэффициент обмена теоретически рассчитывают (см. гл. V) последовательно для каждого участка в слое, внутри которого высота газовой пробки постоянна. Одновременно сделано важное допущение в месте коалесценции газовых пробок потоки газа в дискретной и непрерывной фазах полностью смешиваются. Таким образом, весь реактор рассматривается как бы составленным из нескольких последовательно соединенных реакторов (рис. VII-17). В результате такого допущения режим в значительной мере приближается к стержневому (идеальное вытеснение) и конверсия в реакторе повышается. Однако остается неясным, каким образом происходит смешение газа из разных фаз при коалесценции двух газовых пробок. [c.275]

Перемещение непрерывной фазы, обусловленное прохождением одиночного газового пузыря, рассмотрено в гл. IV. Можно было ожидать, что эти перемещения будут носить такой же характер, как и экспериментально установленный перенос невязкой жидкости при прохождении сферы, и к ним добавятся перемещения, вызванные движением твердых частиц в гидродинамическом следе пузыря Роу с сотр. пришли к заключению, что [c.278]

Для определения количества твердых частиц, вовлеченных в движение газовыми пузырями, был предложен еще один метод Согласно модели противотока с обратным перемешиванием, существует критическое значение скорости газового потока, необходимее для его обратного перемешивания. За критическую принимают такую скорость газа, при которой непрерывная фаза движется вниз между пузырями со скоростью газа в просветах между частицами непрерывной фазы. [c.281]

Таким образом, определение скорости, необходимой для возникновения обратного перемешивания газа, позволяет найти величину /а,. Предварительные.исследования проведенные с использованием этого метода, дали значения /щ,, близкие к единице (более высокие для мелких частиц). В табл. УП-1 приведены результаты дальнейших исследований в этом направлении . При обработке экспериментальных данных было сделано допущение относительно объема, занимаемого пузырями и их кильватерными зонами, которое влечет за собою увеличение скорости нисходящего движения непрерывной фазы [см. уравнение (VII, 58)]. [c.281]

В. Обмен твердыми частицами между непрерывной фазой [c.283]

При более строгом анализе следует иметь в виду, что и— скорость опускания твердых частиц, а U flг — скорость в просветах между частицами или скорость газа относительно твердых частиц в непрерывной фазе. Таким образом, предполагается, что относительная скорость газа и твердых частиц в непрерывной фазе (i/m//вmf) в модели противотока с обратным перемешиванием совпадает с вычисляемой по обычной теории. Однако скорость газа в непрерывной фазе только приближенно равна по- [c.287]

Измерения сопротивления потока показали , что стенки полости менее устойчивы, чем ее крыша, Если скорость газа через крышу полости будет недостаточно высока и единичные частицы начнут падать вниз, то частицы над ними определенно потеряют устойчивость и произойдет обрушение крыши. Такое поршнеобразное обрушение вызовет уменьшение объема полости, что приведет к восстановлению скорости на поверхности раздела, несмотря на отделение полости от струи газа из отверстия решетки. Частицы, обтекающие полость и движущиеся к ее основанию, также стремятся сжать газ и, замещая его, вытеснить через крышу полости. Это легко может быть продемонстрировано, если внести пузырь в слой непсевдоожиженного зернистого материала по мере подъема пузыря наблюдается сокращение его объема. В псевдоожиженном слое, где частицы в непрерывной фазе, входящие в основание полости, сами пронизываются потоком со скоростью сокращения объема пузыря не происходит из пузыря уходит то же количество газа. [c.29]

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]

Качественно эта модель подтверждается опытами по жидкостному псевдоожижению легких частиц при размещении в слое водопроницаемой (сетчатой) полости, свободной от твердых частиц [8]. При относительно больших скоростях воды слой в присутствии полости занимал меньпшй объем, чем в ее отсутствии значительная доля воды проходила через полость, так. что скорость воды в непрерывной фазе заметно понижалась и объем псевдоожиженного слоя уменьшался. — Доп. ред. [c.51]

В большинстве систем газ — твердые частицы при скоростнс газа, значительно превышающей необходимую для начала псевдоожижения, наблюдается образование газовых пузырей. Рядом авторов было установлено, что весь избыток газа, сверх необходимого для начала псевдоожижения, проходит через слой в виде пузырей, причем непрерывная фаза сохраняет ту же порозность что и в точке начала псевдоожижения . Достоверность такого фактора трудно установить, так как это связано с точным определением скорости начала псевдоожижения. В настоящее время, однако, известно, что в ряде систем газ — твердые частицы равномерное расширение слоя может происходить в достаточно широком интервале скоростей газа " . [c.53]

Анализируя войрос о расширении слоя, уместно кратко рассмотреть некоторые специфические особенности работы с тонкими порошками. Многие порошки со средним размером частиц менее 100 мкм однородно расширяются без образования пузырей при скоростях газа, лишь незначительно превышающих U f- Существует критическая скорость 7 , при которой начинается образование газовых пузырей. Отношение U IU f может изменяться от значений, чуть превышающих 1 до 2 (в особых случаях). Для материалов, подобных мелкому катализатору крекинга нефти, это отношение обычно равно 1,1 или 1,2. При таком режиме движения изменяется расстояние между твердыми частицами, а с ним и проницаемость непрерывной фазы. В этих условиях уравнение (IV,5), разумеется, неприменимо. Имеются указания, что нри превышении скорости более чем на р 100% порозность непрерывной фазы опять становится равной и применение уравнения (IV,5) снова будет правомерным. Этот вопрос подробно рассдютрен в главе II. [c.145]

Выше уже отмечалось, что слой твердых частиц размером менее -—100 мкм часто расширяется однородно в ограниченном интервале скоростей до возникновения пузырей. Такое поведенне ограничено очень узким интервалом размеров частиц, примерно до 40 мкм (несколько меньше для некоторых неорганических солей ), так как для более мелких частиц отношение поверхностных сил к массовым становится настолько большим, что порошок вообще нельзя перевести в псевдоожиженное состояние. Некоторое, хотя и ограниченное, расширение непрерывной фазы сильно влияет на характер движения твердых частиц. Можно принять, что оно соответствует (в жидкостной аналогии) увеличению числа Рейнольдса на один порядок. Силы, эквивалентные вязкостным в непрерывной фазе, по-видимому, проявляются слабо, скорее под действием деформированного пузыря возникают эффекты, подобные слабым вихрям. [c.156]

На фото 1У-25 показаны последовательные стадии движения пузыря, подобно приведенным на фото 1У-16, но для мелких частиц катализатора крекинга нефти (со средним диаметром около 60 мкм). Как и предполагалось, налицо дрейф, однако профпль сильно искажен из-за нестабильности непрерывной фазы. Это нетрудно объяснить качественно так как слой несколько расширен, то появляется возможность перемещения частиц. Такое предположение подтверждается данными фото 1У-26, где представлены фотоснимки двухмерного слоя, сильно освещенного сзади при этом свет частично проникает в непрерывную фазу. Первый снимок относится к слою твердых частиц размером около 83 мкм, непрерывная фаза в этом случае почти не расширена и выглядит как однородное серое поле между пузырями. Второй снимок демонстрирует слой, содержащий частицы размером около 60 мкм этот слой перед возникновением пузырей расширяется на несколько процентов. Непрерывная фаза на снимке кажется неоднородной, указывая на образование отдельных агрегатов частиц, способных в ограниченной степени перемещаться друг относительно. друга. Это явление не приводит к большим различиям в степени перемешивания твердых частиц, но несколько изменяет описанную ранее картину. [c.156]

На каждой из представленных фотографий ниже подпима-юш егося пузыря виден след газа-трасера. Значит, обе части газа в облаке и между твердыми частицами в непрерывной фазе) изолированы не полностью, и между ними происходит некоторый газообмен. Это можно понять, если перенос через границу раздела осуществляется за счет молекулярной диффузии. До настоящего времени скорость газообмена исследована мало . Это явление сходно с массопередачей от капли (или к капле) какой-либо жидкости, поднимающейся в другой жидкости, не смешивающейся с первой. В таком случае скорость обмена должна быть [c.164]

Хорошо известно, что при подъеме газовых пузырей в псевдоожиженном слое происходит обмен ожижающим агентом между ними и окружающей их непрерывной фазой. Если скорость подъема пузыря щ превышает скорость начала псевдоожижения в просветах между частицами то образуется облако . Газ из пузырей проникает лишь в облако, т. е. на небольшое расстояние в окружающую пузырь непрерывную фазу. В порншевом слое, где почти всегда также образуется облако. Теоре- [c.185]

Обмен газа между газовыми пробками и непрерывной фазой в реакторах с поршневым псевдоожиженным слоем определяет количество байпассирующего газа, а значит, и общую конверсию. В связи с этим изучение механизма межфазного массообмена и его зависимость от различных параметров (высоты и диаметра псевдоожиженного слоя, диаметра твердых частиц, скорости ожижающего агента и скорости реакции в непрерывной фазе) представляется весьма важным. [c.200]

Рис. У-20. Газообмен между поднимающимся поршнем и непрерывной фазой в случае неподвижных (а) и движущихся (б) частицэ (Umf <ие Us — скорость частиц).

Будем понимать под скоростью обмена твердыми частицами Кв объем частиц в непрерывной фазе, обмениваемый за единицу времени в единице объема слоя между двумя потоками твердых частиц — поднимающимися (с пузырями в их кильваторе) и опускат ющимйся (в остальном слое). В целях упрощения будем считать скорость Кд постоянной ПО высоте слоя. [c.268]

Эта модель была предложена Мэем и получила дальнейшее развитие в работе Ван-Демтера Мэй впервые предложил ввести коэффициент продольной диффузии в непрерывной фазе для двухфазной модели псевдоожижения. Он принял, что продольная диффузия твердых частиц эквивалентна продольной диффузии газа в непрерывной фазе. Ван-Демтер, отбросив это донуш ение, использовал модель Мэя при интерпретации результатов опытов по перемешиванию газа для определения интенсивности продольной диффузии его в непрерывной фазе и обмена газом между непрерывной и дискретной фазами. [c.272]

При интерпретации опытных данных продольную диффузию твердых частиц (ее определяли отдельно) принимали равной продольной диффузии газа в непрерывной фазе (подобное допущение было сделано Мэем). [c.274]

Рис. УП-22. Изиененая сре двей концентрации в непрерывной фазе по высоте слоя при постоянной скорости ввода пузырей газа-трасера (6,71 си/с) для частиц различных размеров

Справочник химика 21

Химия и химическая технология