Пузыри псевдоожижение

Эксперименты показали, что псевдоожиженный слой имеет однородную структуру без каналов и пузырей. Псевдоожижение сопровождается медленной конвекцией порошка, осуществляется при скоростях, близких к скорости начала псевдоожижения, практически при любом отношении высоты слоя к его диаметру, носит явно выраженный резонансный характер (рис. 6.10.5.3, пунктирная линия) и при определенных условиях сопровождается подсосом газа с поверхности в слой (рис. 6.10.5.4). Расчетные значения резонансных частот по уравнению [c.600]

Предполагается, что вдали от пузыря псевдоожиженный слой однороден. Обозначим через и порозность слоя и скорость газа вдали от пузыря. В отличие от модели Дэвидсона движения пузыря в псевдоожиженном слое в модели Джексона допускается изменение порозности е в окрестности пузыря и, следовательно, коэффициента Р(е) в уравнениях Движения. При таких условиях система уравнений (4.1-1)—(4.1-4) остается весьма сложной и для ее решения требуются дополнительные упрощающие предположения. [c.127]

Предполагается, что вдали от пузыря псевдоожиженный слой является однородным. Тогда в системе координат, связанной с пузырем, в которой движение газа и твердых частиц является установившимся, на достаточно большом расстоянии от пузыря справедливы следующие соотношения [c.133]

Рассмотрим ячеечную модель движения газового пузыря сферической формы в псевдоожиженном слое в стесненных условиях. В рамках ячеечной модели предполагается, что каждый пузырь находится в центре сферической ячейки, размер которой определяется по концентрации пузырей. В результате теоретический анализ влияния других пузырей псевдоожиженного слоя на движение рассматриваемого пузыря сводится к решению уравнений гидродинамики псевдоожиженного слоя в области, ограниченной двумя концентрическими сферами. Задача решается с использованием допущений, аналогичных допущениям Дэвидсона. Предполагается, что порозность псевдоожиженного слоя постоянна всюду вне пузыря, т. е. [c.164]

Случай 2 [Л -у со, (р оо)]. Эти условия соответствуют интенсивному межфазному обмену, при котором концентрация в плотной фазе равна концентрации в фазе пузырей и, следовательно, — С, = 0. С учетом последнего равенства вместо двухфазной модели псевдоожиженный слой можно рассматривать как однофазную систему, описываемую уравнением [c.130]

Математическое моделирование процесса в псевдоожиженном слое проведено с использованием двухфазной модели [16]. Расчет показал, что при применении в -реакторе специальных внутренних устройств, разбивающих пузыри и увеличивающих коэффициент межфазного обмена, показатели процесса дегидрирования в псевдоожиженном слое не уступают показателям процесса в трубчатом реакторе, приближающемся к реакторам идеального вытеснения. [c.689]

Прохождение газа через кипящий слой не является равномерным. Часть газа проходит в виде больших пузырей. Использование результатов экспериментов, проведенных в неподвижном слое, для псевдоожиженного слоя связано с затруднениями, но возможно, если высота слоя относительно велика, диаметр мал, а поток равномерен. При небольших высотах слоя возникает циркуляция в центре слоя твердые частицы движутся вверх, а около стенок — вниз. Для слоя, диаметр которого достаточно велик, перемешивание может быть значительным. При течении, близком к равномерному, для вычисления числа Пекле можно пользоваться зависимостью вида >2 [c.47]

Псевдоожиженный слой, однако, обладает рядом недостатков. К ним следует отнести неравномерное перемешивание газа с твердыми частицами и возникновение больших газовых пузырей. Следствием неравномерного перемешивания может также быть образование каналов, по которым газ проходит вверх, не контактируя с катализатором. В псевдоожиженном слое может возникнуть чрезмерное истирание зерен из-за их соударения друг с другом и со стенками аппарата. [c.139]

Поведение газовых пузырей в псевдоожиженных системах больших размеров ....... ........... [c.8]

B. Г. Айнштейна и некоторых других. Наряду с этим отдельные важные проблемы псевдоожиженного состояния, развитые, главным образом, в советских работах, остались, к сожалению, за пределами книги. Так, не освещены вопросы развития газовых струй в псевдоожиженном слое, поднятые в работах Н. А. Шаховой и др., хотя они имеют непосредственное отношение к возникновению газовых пузырей, теоретическое и экспериментальное исследование которых занимает большую часть книги. Совсем не затронуты статистические модели (кинетическая теория) псевдоожиженных систем, развитые в работах Ю. А. Буевича, [c.10]

Особо следует отметить, что при построении моделей псевдоожиженных систем (образование и движение газовых пузырей и поршней, массообмен, химические превращения) авторы базируются на двухфазной теории, иногда в наиболее примитивной ее форме. Критически относясь к такому подходу, позволю себе остановиться на следующих двух моментах [c.10]

При последующем возрастании скорости газа (за пределы точки В) число твердых частиц между точками измерения давлений РР уменьшается. Соответственно по кривой ВО понижается перепад давлений на единицу высоты слоя, хотя полный перепад давлений (по всей высоте слоя) остается неизменным. В этих условиях избыток газа, сверх необходимого для начала псевдоожижения, движется через зернистый слой в виде газовых пузырей . Число и средний размер последних возрастают по мере приближения к точке 0 в результате создаются благоприятные условия для слияния восходящих пузырей. [c.19]

Первое иа этих направлений устанавливает различия между жидкостным и газовым псевдоожижением второе обеспечивает получение данных, необходимых для создания промышленных аппаратов наконец, третье позволяет осмыслить физическую сущность явления. Исследования привели к накоплению сведений о форме и скорости подъема пузырей, их влиянии на перемешивание твердых частиц и сопутствующие явления эти исследования, однако, лишь воспроизвели то,- что было ранее известно из существовавших корреляций. Наиболее полное представление о явлении может дать анализ акта зарождения пузырей у распределительной решетки аппарата с псевдоожиженным слоем. [c.25]

Рис. 1-9. Подъем пузырей в псевдоожиженном слое модель увлечения твердых частиц .

Итак, зная свойства твердых частиц и располагая уравнениями для расчета гидравлического сопротивления, можно вычислить скорость начала псевдоожижения и хотя бы в первом приближении — размер пузыря, возникающего над отверстием распределительной решетки. Можно также рассчитать скорость подъема пузыря, а значит, и предполагаемые размеры областей нисходящего и восходящего движения масс твердого материала. Как только полость отделится от отверстия решетки, ее траектория будет определяться относительной локальной текучестью в слое последняя может беспорядочно изменяться по объему хорошо перемешанного слоя. [c.32]

В первом приближении соотношение скоростей потока массы частиц в полость пузыря и осаждения частиц в ожижающем агенте позволяет оценить вероятность сохранения пузырей иначе говоря, можно предсказать характер псевдоожижения (однородное или неоднородное). Скорость притока массы твердых частиц аналогична скорости перемешивания. Очевидно, достаточно-интенсивное перемешивание (подавляющее эффект осаждения) может привести к увеличению расстояний между отдельными частицами, так что большее количество газа пойдет через слой этим путем. [c.32]

Для движения псевдоожиженных твердых частиц в кольцевом сечении около пузыря при любом типе ожижающего агента уравнение (1,12) приводится к виду [c.32]

Некоторые другие подходы к проблеме однородного и неоднородного псевдоожижения базируются на определении максимального размера устойчивого пузыря в противоположность концепции о том, будут ли вообще в системе существовать различимые, пузыри. [c.33]

Дэвидсон и Харрисон вычисляли максимальный размер устойчивого пузыря, приравняв скорость его подъема и экспериментально измеренные скорости витания частиц. Они выявляли зависимость отношения диаметров пузыря и частицы (а не просто диаметра пузыря) от размера частиц, разности плотностей твердого материала и ожижающего агента и вязкости последнего. Если в данной системе отношение диаметров пузыря и частицы менее 1, то псевдоожижение следует считать однородным в диапазоне 1—10 псевдоожижение носит переходный характер от однородного к неоднородному если указанное отношение превышает 10, можно определенно ожидать интенсивного образования пузырей. Данный подход, несомненно, обоснован и согласуется с экспериментом однако, размеры пузырей, рассчитанные по упомянутому отношению, оказываются меньше обычно наблюдаемых в неоднородных псевдоожиженных системах. [c.34]

Для определения вида псевдоожижения необходимо знать скорость ожижающего агента, при которой начинается псевдоожижение слоя (скорость начала псевдоожижения 11 т ), и минимальную скорость, при которой в слое появляются пузыри (скорость возникновения пузырей). Последняя определяет верхний предел однородного псевдоожижения. [c.38]

В случае газофазных реакций на твердых катализаторах реакторы с псевдоожиженным слоем имеют определенное преимущество перед реакторами периодического действия или трубчатыми реакторами непрерывного действия. Кроме преимущества, определяемого легкостью механического перемещения катализатора, высокий коэффициент теплопередачи от стенки к слою обеспечивает легкость теплопоглощения или теплоотдачи. Более того, вследствие движения твердых частиц весь газ находится в реакторе, по существу, при одной и той н е температуре, образуя с твердым телом непрерывную гомогенную фазу. Еще одно достоинство этого реактора заключается в том, что величина доступной внешней поверхности здесь больше, чем Б реакторе с неподвижным слоем, так что реакции, лимитирующиеся диффузией в порах, будут давать более высокие степени превращения в режиме псевдоожиженного слоя. В задачи данной книги не входит проведение обсуждения механики псевдоожижения, и мы дадим лишь ссылки на соответствующие работы и исследования, выполненные различными авторами 144—46]. Достаточно сказать, что при пропускании газа снизу вверх через слой твердого тела имеет место падение давления в этом слое, которое непрерывно усиливается но мере течения газа. В конце концов наступает момент, когда подъемная сила, действующая на твердые частицы, становится равной весу частиц. С увеличением скорости течения газа подъемная сила такя е возрастает и поток поднимает частицы, увеличивая нри этом объем зазоров между частицами в слое катализатора. Неподвижный слой продолжает в результате расширяться до тех пор, пока не достигнет состояния наиболее рыхлой упаковки. Любое дальнейшее увеличение скорости газа вызывает разделение частиц друг от друга, и они переходят в состояние свободного парения. Весь слой находится теперь в псевдоожиженном состоянии. Теперь уже любое увеличение потока газа не сопровождается соответствующим увеличением перепада давления, так как скорость потока газа при течении через зазоры между частицами уменьшается вследствие расширения слоя. Увеличение потока газа выше точки начала псевдоожижения вызывает увеличение объема пустот внутри слоя. В конце концов достигается точка, когда газ начинает прорываться через слой в виде пузырей. Псевдоожиженный слой становится тогда очень похожим на кипящую жидкость. Образующиеся пузырьки газа движутся вверх через твердые частицы, которые находятся теперь в состоянии непрерывного движения. В случае газофазных реакций, катализируемых твердыми катализаторами, для предсказания рабочих условий чрезвычайно важно знать распределение времени контакта газа по слою. [c.433]

В первом приближении можно считать, что пузырь псевдоожиженном слое является круглым (сферой или цилиндром), и если это единичный пузырь, удаленный от стенок аппарата, то известны функции токй, характеризующие связанное с ним движение твердых Частиц и газа. Поток твердых частиц при обтекании сферы описывается уравнением [c.160]

Так, по данным работ [118] линейная скорость газа в плотной фазе при изменении чисел псевдоожижепия в довольно широких пределах близка по величине начальной скорости псевдоожижения. В то же время результатами определения объемной скорости газа в фазе пузырей, исходя из равенства [c.131]

Действительно, давно было замечено, что при ожижении твердых частиц газами псевдоожиженный слой не однороден [189]. Он представляет собой слой взвешенных частиц с достаточно низкой порозностью, в котором поднимаются заполненные газом свободные от частиц полости, получившие название пузырей. Во время подъема пузыри могут увеличиваться в размерах, коалесцировать, что иногда приводит к образованию поршневого режима псевдоожижения, представляющего собой чередование сгустков частиц и газовых полостей, занимающих все сечение аппарата. Поршневой режим движения твердой фазы наблюдается также и при транспортировании твердых частиц газом в вертикальных трубах. Ряд авторов, первым из которых бьш, по-видимому, Уоллис [94], вьщвинули предположение, согласно которому пузыри и поршни являются следствием нарастания всегда присутствующих в потоке малых возмущений порозности. Однако в экспериментах неустойчивость наблюдается далеко не во всех дисперсных потоках. Так, ожи-жаемые жидкостью слои небольших твердых частиц из не слишком плотного материала однородны. Опыты по ожижению частиц газами при высоком давлении указьгеают на явный переход от однородного режима псевдоожижения к пузырьковому в случае увеличения скорости газа [190]. Не наблюдаются неоднородности и при движении небольших капель и пузырей в жидкостях. [c.134]

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]

Материал камеры определяется параметрами процесса и свойствами продукта. Как правило, аппараты с псевдоожиженным слоем изготовляют из углеродистой и кислотостойкой стали, но для высокотемпературных процессов применяют камеры, футерованные огнеупорами. Наиболее ответственные элементы аппарата с псевдоожиженным слоем — газораспределительные устройства, так как от их конструкции в значительной степени зависят характер и размеры образующихся пузырей и застойных зон, т. е. качество псевдоожижения. Распределительные устройства должны обеспечивать равномерное распределение газа по сечению аппарата, иметь небольшое гидравлическое сопротивление, быть простыми, 1[адежными в работе. На практике все эти требования не всегда возможно совместить. [c.178]

Твердый материал можно вводить с помощью транспортной линии или стояка в основание псевдоожиженного слоя и выводить такое же его количество через сливной порог у свободной поверхности слоя. Аналогично, можно вводить твердые частицы в трубу сверху и выводить снизу. Оба случая представляют собой в чистом виде восходящий и нисходящий потоки твердого материала в плотной фазе они изображены несколько утрированно кривыми PQ и на рис. 1-4. Нисходящий поток твердых частиц в плотной фазе навстречу восходящим газовым пузырям, применяемьгй в некоторых процессах, использующих аэрируемые стояки или пневматические подъемные линии, также изображается линией [c.22]

Восходящий и нисходящий потоки в плотной фазе могут быть также осуществлены в компактном (непсевдоожиженном) слое. Если поддерживать скорость восходящего газового потока ниже величины, отвечающей точке В (скорость начала псевдоожижения), то твердый материал может перемещаться вниз компактным слоем — соответственно кривой типа 5Г на рис. 1-4. Точка 5 отображает состояние системы, когда восходящий газовый поток не может далее двигаться через просветы между частицами нисходящего слоя без образования пузырей, так что слой твердых частиц в трубе должен перейти в псевдоожиженное состояние. Восходящий поток твердых частиц в компактном (непсевдоожиженном) состоянии может быть получен при скоростях, превышающих скорость начала псевдоожижения (точка В на рис. 1-4), путем торможения движения частиц с помощью диафрагмы, клапана или [c.22]

В одной из ранних работ для качественной характеристики физического состояния системы были введены термины однородное и неоднородное псевдоожижение. Пусть при повышении скорости ожижающего агента слой может непрерывно расширяться за счет равномерного увеличения промежутков между частицами до тех пор, пока в аппарате не останется единичная частица в этом случае говорят об однородном псевдоожижении. Если, наоборот, при скоростях, превышающих скорость начала псевдоожижения, о жижающий агент движется через слой в виде пузырей (примерно так же, как газ через слой жидкости), то псевдоожижение называют неоднородным. Различие между неоднородным и однородным псевдоожижением легко продемонстрировать, сравнивая поведение слоя стеклянных шариков размером около 0,5 мм, псевдоожижая их воздухом или водой. В нервом случае псевдоожижение будет неоднородным, во втором — однородным. В общем, различие между однородными и неоднородными системами обусловлено разницей в свойствах капельных жидкостей и газов. Последующие работы показали, однако, что в некоторых особых условиях (например, для систем вода — вольфрамовые частицы ) неоднородное псевдоожижение наблюдается в системах жидкость — твердые частицы и, наоборот, для систем газ — твердые частицы (например, ожижение пластмассовых микросфер сжатой двуокисью углерода ) характерно однородное псевдоожижение. [c.24]

При малых расходах газ фильтруется через слой в промежутках между твердыми частицами. Если расход газа достаточен для создания перепада давления, соответствующего весу слоя,, то дальнейшее повышение расхода приведет к взвешиванию слоя. Скорость потока, при превышении которой происходит взвешивание слоя, называется скоростью начала псевдоожижения В зависимости от свойств твердых частиц (их плотности, размера, формы) скорость Ufnf может колебаться в значительных пределах. Скорость, предшествующая образованию пузырей (после того, как упаковка частиц в еще неподвижном слое стала наиболее рыхлой), называется скоростью возникновения пузырей. Однако в пределах данной главы мы не будем делать различия между скоростями начала псевдоожижения и возникновения пузырей. В случае систем, псевдоожиженных газом, можно с уверенностью считать, что весь избыток газа сверх соответствующего скорости проходит через слой в виде пузырей . [c.25]

Широкое теоретическое и экспериментальное изучение явления образования пузырей при истечении из единичного отверстия в жидкостях и псевдоожиженных системах было проведено Дэвидсоном и Харрисоном Они показали, что в исследованном Харрисоном и Льюнгом диапазоне объемы пузырей, образующихся в псевдоожиженном слое мелких частиц и в жидкости, близко совпадают при o7 инaкoвыx диаметрах отверстия и расходах газа. Эти данные, однако, относятся к скоростям в отверстиях, по крайней мере, на порядок меньшим, чем необходимо на практике для обеспечения нормального газораспределения в решетках с множеством отверстий. Как показано Зенцем вход газа в псевдоожиженный слой при практически интересных скоростях следует совершенно иным закономерностям. Данные Харрисона и Льюнга, если их представить в координатах рис. 1-8, укладываются на [c.28]

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]

Движение пузырей в системах газ — жидкость и газ — псевдоожиженный слой происходит, таким образом, по одинаковым законам. Это с очевидностью следует из того факта, что зависимость скорости нисходящего движения твердых частиц в кольцевом слое йокруг пузыря была получена из эксперимента по истечению псевдоожиженных твердых частиц из отверстий. Для корреляции данных было использовано обычное для жидкостей выражение [c.31]

Для типичного катализатора из окиси кремния или для песка диаметр пузыря должен превшпать 500 мм, чтобы из нисходящего потока увлекались частицы размером до 80 мни. С другой стороны, при псевдоожижении песка водой пузыри размером 6—7 им могут увлекать частицы диаметром до 580 в км. Таким образом, в первом (воздух) случае пузыри абсолютно неизбежны, тогда как во втором (вода) они будут незаметны. Одаако при псевдоожижении водой свинцовой дроби диаметром около 3 мм возможно образование пузырей до 180 им, прежде чем будет достигнута скорость увлечения частиц, и такие пузыри будут легко различимы. Заметим, что эти данные находятся в хорошем соответствии с качественными наблюдениями, описанными во введении к данному разделу главы. Во всяком случае, можно еще раз убедиться, что режимы движения ожижающего агента, масс твердого материала и отдельных частиц легко определяются на основе известных фундаментальных законов гидродинамики. [c.33]

Более сложная попытка решения проблемы была опубликована Зенцем использовавшим распределение давлений по Бэгнольду отсутствие достаточных данных по распределению давлений не позволило завершить эту попытку. Предположение о том, что относительная скорость между газом в пузыре и нисходяш,им потоком твердых частиц должна быть равна скорости увлечения частиц, привело, как мы видели, к простому критерию однородности псевдоожижения. Подчеркнем, что имеется в виду диаметр пузыря, достигаемый перед тем, как увлечение частиц начнет лимитировать его рост. Здесь не обязательно подразумевается максимальный размер пузыря в данной системе. [c.34]

Р — давление Рi — протяженность струи и — скорость ожижающего агента t/ — скорость подъема пузыря относительно стенок сосуда t/fts — скорость массы (агрегатов) твердых частиц U f — скорость начала псевдоожижения Uq — скорость в отверстии газораспределительной решетки TFg — массовая скорость потока твердого матерная p — плотность (объемный вес) слоя Pf — плотность ожижающего йгента pQ — плотность газа [c.35]

Если скорость газового (жидкостного), потока (ожижающего авента) превышает минимальную величину, необходимую для возникновения псевдоожиженного слоя, то либо последний продолжает расширяться за счет увеличения среднего расстояния между твердыми частицами, либо избыток ожижающего агента проходит через слой в виде пузырей, образуя двухфазную систему. Эти два вида псевдоожижения можно соответетмнно рассматривать как однородное и неоднородное. Однородное псевдоожижение наблюдается, как правило, в системах жидкость — твердое тело , а также чгаз — твердое тело — при очень малых размерах твердых частиц и в овраниченном интервале скоростей. Неоднородное псевдоожижение характерно для всех других систем газ — твердое тело , а иногда — в случае высокой плотности твердых частиц и для жидкостного псевдоожижения. [c.37]

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]

Полагают, что вид псевдоожижения зависит от максимально возможного размера стабильного газового пузыря в псевдоожиженном слое. Если скорость циркуляции газа внутри пузыря (обычно, приблизительно равная скорости его подъема) превышает скорость витания твердых частиц uf, то последние всасываются в пузырь через его основание, и пузырь разрушается. Так как скорость подъема пузыря возрастает с увеличением его объема и пракпияевки не зависит от свойств псевдоожиженного слоя , то максимальный размер стабильного пузыря растет с увеличением скорости витания твердых частиц. Если размер пузыря превышает диаметр частиц, например, в 10 раз, то пузырь становится видимым и псевдоожижение будет неоднородным. Если же размеры пузыря соизмеримы с диаметром твердых частиц, то псевдоожижение можно считать однородным. Для характеристики вида псевдоожижения [c.37]

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]