Фонтанирующие слои определение

Определение коэффициентов теплоотдачи от твердых частиц к газу (или наоборот) в фонтанирующем слое усложняется трудностью выбора определяющей разности температур и активной поверхности теплообмена. В то время как температура частиц [c.645]

Несмотря на эффективное перемешивание и контакт между газом и твердым материалом в фонтанирующем слое, до настоящего времени его не удалось использовать в качестве каталитического реактора. Возможно, что это обусловлено истиранием твердых частиц в фонтане. Хотя интенсивность истирания при небольшой продолжительности пребывания частиц в слое не должна быть слишком большой (если, конечно, частицы не являются чрезмерно хрупкими), тем не менее суммарный эффект истирания за длительный период работы каталитического реактора, видимо, окажется неприемлемым. Истирание частиц нередко отмечалось даже при кратковременном их пребывании в слое, и хотя оно выгодно при осуществлении некоторых технологических процессов (см. выше), тем не менее истирание накладывает определенные ограничения на область применимости техники фонтанирования. Не исключено, что в этом аспекте могут играть существенную роль такие факторы, как конструкция входного отверстия и геометрия слоя, что может дать некоторую возможность воздействовать на интенсивность истирания. Этот вопрос для фонтанирующего слоя требует дальнейшего изучения. [c.652]

Рис. 3.13. Определение максимальной высоты подъема частицы в фонтанирующем слое в аппарате с наклонными перегородками

Для экспериментальной проверки полученных зависимостей производилась киносъемка слоя с меченой частицей, окрашенной в полярный по отношению к слою цвет. При обработке данных киносъемок большое значение имела покадровая проекция одиночной меченой частицы. Последовательное нанесение от 50 до 200 точек давало наглядную картину движения частицы. Траектории наносились на кинограммы типа приведенной на рис. 3.12. Анализ кинограмм позволил получить качественную картину движения частицы в фонтанирующем слое, определить максимальную высоту подъема частиц и скорость их движения. Некоторые результаты сравнения расчетных и экспериментальных данных по определению максимальной высоты подъема показаны на рис. 3.13. [c.187]

Определим диаметр ядра фонтана. Для замыкания системы гидромеханических уравнений, описывающих процесс кристаллизации в фонтанирующем слое, необходимо знание о форме и размерах ядра фонтана. Соотношение для определения диаметра ядра фонтана получим из анализа энтропии системы в стационарном состоянии. [c.198]

В этих условиях фонтанирующий слой можно рассматривать как относительное перемещение в поле сил трех переменных эквивалентных масс Му, и Л/д, каждая из которых соответствует определенной зоне. На каждую из масс М действует сила тяжести Ру, сила трения тр со стороны материала соседних зон и о стенки аппарата и, наконец, внешняя сила Р со стороны газовой струи (см. рис. 3.35, б). Внешняя сила является вынуждающей и наличие ее обусловлено большой кинетической энергией газовой струи, подводимой извне. [c.256]

Фонтанирующий слой имеет определенные преимущества перед обычным псевдоожиженным. Ожи-жающий агент, поступающий в аппарат, имеет довольно высокую скорость, поэтому исключается контакт материала с горячей распределительной решеткой (в некоторых случаях можно обойтись и без решетки). В аппаратах фонтанирующего слоя обеспечивается хорошее перемешивание твердых частиц, а в ядре фонтана происходит распад конгломератов за счет высоких скоростей столкновения частиц и значительное их истирание. В режиме фонтанирования целесообразно осуществлять процессы, протекающее циклически в две стадии в ядре потока и в периферийной зоне, работать с дисперсным материалом широкого фракционного состава. [c.583]

Для определения локальных значений коэффициента межфазового теплообмена в фонтанирующем слое прежде всего необходимо выявить распределение фаз и их температур в различных зонах слоя. [c.44]

Результаты проведенных исследований могут быть использованы при выборе оптимальных режимных параметров, а также при определении истинных значений коэффициента межфазового теплообмена в аппаратах с фонтанирующим слоем. [c.143]

Остановимся более подробно на вопросе определения эффективности классификации дисперсных частиц по размерам, то есть на поиске вида функции Ф(/) [уравнение (3.36)] для фонтанирующего слоя с малым содержанием дисперсной фазы. Рассмотрим случай независимого движения фаз При смысловой постановке задачи бу- [c.171]

Рассматриваемый метод расчета может иметь разновидность, при которой вместо температуры /о вводится некоторая температура в объеме слоя Ту, от величины которой считаются зависящими величины параметров Кк и ип- Для определения этой температуры предлагается эмпирическое соотношение, в котором величина Ту представлена степенной функцией от о, о, йр и диаметра аппарата фонтанирующего слоя. [c.336]

Псевдоожиженное состояние мелкозернистого материала в кипящем й фонтанирующем слое достигается при помощи гидродинамических сил среды, скорость фильтрации которой через слой не может быть ниже некоторого вполне определенного критического значения и в то же время не должна превышать скорости витания частиц в среде. Такой принцип образования кипящего слоя можно назвать гидродинамическим в отличие от других принципов, когда псевдоожижение достигается без использования гидродинамических сил среды или когда их действие не является решающим. Гидродинамический принцип образования кипящего слоя прост, сравнительно надежен и получил широкое распространение в самых различных отраслях техники. Возможности дальнейшего внедрения кипящего слоя в промышленность далеко еще не исчерпаны. [c.136]

Каждое из зтих состояний характеризуют вполне определенные гидродинамические параметры фонтанирующего слоя - перепад давления, критические скорости газовой фазы и порозность. [c.555]

Уравнение (I) составляет основу для определения перепада давления и в фонтанирующем слое, [c.555]

Поэтому основные уравнения для определения перепада давления должны включать в себя геометрические симплексы подобия, которые учитывают особенности фонтанирующего слоя. [c.556]

Поскольку фонтанирующий слой является частным случаем обычного взвешенного слоя, то и способ отыскания W p должен, по нашему мнению, быть аналогичным определению критических скоростей для взвешенного слоя. [c.557]

За этот период в технической литературе появился большой объем информации по фонтанирующему слою. Из части этого материала периодически составлялись обзоры в журналах [8, 49, 60, 141, 166] и монографиях [117, 140, 169 177, 201, 260]. Хотя общее понимание сущности явления фонтанирования все еще далеко от полноты, достигнута определенная стадия, на которой накопленная информация может быть соответствующим образом систематизирована, и теперь можно попытаться четко отделить известное и сформировавшееся от неизвестного и неисследованного в явлении фонтанирования. Именно такая постановка вопроса составляет основную задачу нашей книги оправданность написания ее диктуется большим разнообразием процессов, для которых доказана целесообразность применения фонтанирования. Хотелось бы надеяться, что многосторонний характер вопросов, которые мы попытались обсудить в монографии, приведет, с одной стороны, к более полному промышленному использованию специфических свойств фонтанирующего слоя, а, с другой стороны, — к дальнейшим научным исследованиям тех аспектов явления фонтанирования, где требуется более полное понимание основных принципов. [c.8]

В справочнике химика-технолога [177] фонтанирующий слой отнесен к категории систем с движущимся слоем, вероятно, потому, что кольцо, в котором заключена основная масса твердых частиц, действительно образует движущийся противоточно газовому потоку слой. Однако ввиду того, что твердые частицы в фонтанирующем слое хорошо перемешиваются благодаря многократной циркуляции, процесс по своим характеристикам приближается к псевдоожижению, хотя первоначальное утверждение о том, что фонтанирование, по-видимому, достигает той же самой цели для крупных частиц, что и псевдоожижение для тонкодисперсных материалов [137], сохраняет справедливость. Теперь уже ясно, что систематическая многократная циркуляция частиц в фонтанирующем слое в противоположность менее упорядоченному движению при псевдоожижении имеет решающее значение в определенных технологических процессах, таких как грануляция и нанесение покрытия на частицы. Следовательно, в ряду систем, обеспечивающих соответствующие условия контакта фаз, фонтанирующий слой занимает весьма сложное положение, совпадая в известных пределах с псевдоожиженным и движущимися слоями ив то же время занимая свое собственное место, благодаря некоторым своеобразным свойствам. [c.19]

Далее следует глава, посвященная внутренней геометрической структуре устойчивого фонтанирующего слоя. Устойчивость режима фонтанирования с особым акцентом на определение максимальной высоты слоя, способного фонтанировать, обсуждается в главе 6. [c.21]

Пока еще нельзя указать общий критерий выбора характеристического размера для материалов с частицами иной формы, хотя использование диаметра равновеликой сферы оказалось эффективным для некоторых частиц несферической правильной формы [134]. В этом плане эмпирическое определение эффективного значения й, в лабораторной установке с фонтанирующим слоем является наиболее надежным и удобным. Преимущество этого метода заключается еще и в том, что характеристики состояния поверхности частиц, которые также могут влиять на и м.ф [134], но в явном виде не учитываются уравнением [2.38] и которые количественно трудно определяются, найдут свое отражение в эффективном значении [c.46]

При прохождении через фонтанирующее ядро определенное количество твердой фазы истирается. Как обсуждалось в главе 4, движущееся вверх частицы сталкиваются друг с другом внутри ядра и со слоем частиц кольцевой зоны, образующих своеобразную стенку ядра. Такие материалы, как пшеница и другие зерна, пластмассовые гранулы, до некоторой степени упруги и, следовательно, способны без разрушения выдержать подобную грубую обработку. Для более хрупких твердых материалов истирание частиц в фонтанирующем слое может быть значительным. [c.127]

С другой стороны, истирание частиц может исключить применение фонтанирующего слоя в определенных случаях, зависящих от характеристик используемого твердого материала и степени уменьшения размера, допустимого для отдельных процессов. Так, в каталитическом реакторе истирание представляет более серьезную проблему, чем в обычных процессах обработки твердых веществ, поскольку в данных случаях истирание в течение длительного периода не должно выходить за допустимые пределы. Следовательно, частицы катализатора должны быть исключительно прочными. Это требование, вероятно, более чем какое-либо другое, является причиной, мешающей применению фонтанирующего слоя в качестве каталитического реактора. [c.127]

При данной скорости газа значение полученное при помещении вертикального нагревателя в пустую колонну около входного отверстия для газа, совпадает с коэффициентом теплопередачи, определенным в том же аппарате при наличии фонтанирующего слоя. Этот результат подтверждает, что концентрация частиц у входного отверстия, по существу, равна О (см. главу 5). [c.151]

Таким образом, наблюдаемые различия зависят от того, будет ли изменение времени контакта достигнуто варьированием высоты слоя прй постоянной скорости потока или изменением скорости потока при постоянной высоте слоя. Объяснение этого явления заложено в произвольном определении номинального времени контакта, которое породило различное отношение к действительному времени контакта в фонтанирующем слое в двух ситуациях, зависящих главным образом рт распределения газа между фонтаном и кольцом. Так как скорость газового потока через кольцо данного слоя будет оставаться почти неизменной с увеличением общей скорости газа, действительное время контакта в кольцевой части слоя будет изменяться очень незначительно. Напротив, время контакта для газа в ядре, несомненно, значительно уменьшается с повышением скорости. Но так как газ, проходящий через ядро, составляет лишь часть от общего количества газа, эффективное время контакта в слое в целом и тем самым выход этилена и пропилена будут слабо зависеть от номинального времени контакта, что и наблюдалось при проведении эксперимента. [c.230]

Приведенное на рис. 11.23 сравнение определенных времен контакта для фонтанирующего и псевдоожиженного слоев иллюстрирует вышесказанное. Таким образом, при типичных условиях время контакта в псевдоожиженном слое прогрессивно растет по сравнению с фонтанирующим слоем но мере того, как отношение высоты к диаметру становится больше 1. [c.232]

В этой главе обсуждаются две альтернативные конфигурации фонтанирующего слоя, а именно множественное и многоступенчатое фонтанирование. Затем исследуется фонтанирование с пульсацией, а также с перегородкой между фонтаном и кольцом. В последней части главы рассматривается большое число модификаций техники фонтанирования, которые не полностью отвечают критерию, использованному в гл. 1 для определения фонтанирующего слоя, но все же в широком смысле относятся к явлению фонтанирования. [c.233]

При более высоких слоях материайа для фонтанирования требуются более широкие колонны или меньшие размеры входного отверстия. Зависимость между размерами частиц и предельной высотой слоя, однако, более сложная. Так было установлено , что в колонне диаметром 152 мм максимальная высота фонтанирующего слоя с ростом размера частиц сначала увеличивается, а затем уменьшается. Для определенного диаметра аппарата и заданного размера частиц существует максимум размера входного отверстия, при превышении которого нельзя получить устойчивого фонтанирования. В частности, при фонтанировании зерен пшеницы в аппаратах диаметром от 102 до 305 мм максимум отношения 0 /0 составляет 0,35. [c.623]

Так как температуры газа в ядре фонтанирующего слоя при подаче горячего воздуха всегда выше, чем в кольцевой зоне, то коэффициенты теплоотдачи, приведенные в работе Уемаки и Куго занижены, а представленные в работе Бартона и Рэтклиффа, — завышены по сравнению с действительными эффективными значениями. Однако эти расхождения слишком вблики, чтобы их можно было объяснить только приведенными выше причинами. В то же время результаты обоих исследований не допускают прямого сопоставления из-за различия методов определения коэффициентов теплоотдачи. [c.647]

В технологической практике находит применение разновидность псевдоожиженного состояния дисперсного материала — так называемый фонтанирующий слой. Такой слой создается в вертикальном аппарате, когда взвешивающий газовый поток подводится к дисперсному материалу не по всему поперечному сечению ашхарата, а только в центральной его части (рис. 4.2.5.2). По достижении определенной скорости начала фонтанирования внутри аппарата образуется центральная зона (фонтан), по которой с относительно высокой скоростью проходит основная часть газового потока с некоторым количеством твердых частиц, подхватываемых центральным потоком в основном [c.259]

Схема фонтанирующего слоя дана на рис. П1-55. Смешение и взаимодействие в системе газ — твердое вещество достигается сначала в фонтанирующей струе, текущей снизу вверх через центр свободно насыпанного слоя твердых частиц. Затем частицы оседают, кружа кольцами, как в обычном слое, движущемся под действием силы тяжести противотоком к газу. Механизм движения потоков газа и твердой фазы в фонтанирующем слое был впервые описан в 1955 г. Сушку изучал Кауан Теоретическое уравнение для определения минимальной скорости, необходимой для начала фонтанирования, вывели Мадонна и Лама [c.274]

Остановимся теперь на определении основных гидродинамических параметров фонтанирующего слоя, с помощью которых выбираются габаритные размеры аппаратов, а также производительность и напор воздуходувного приспособления. Эти параметры, названные нами интегральными характеристиками слоя, вклюпают в себя перепад давления и критические скорости газового потока. [c.555]

Однако, в этом случае для определения перепада давления необходимо учитывать специфические особешности фонтанирующего слоя, обусловленные своеобразием геометрической формы самой камеры. [c.556]

Когда в 1967 г. у нас впервые возникла идея составления обзора по фонтанирующему слою, мы были довольно далеки от этой тематики, поскольку свыше десяти лет каждый из нас занимался деятельностью, не связанной с фонтанированием. Написание настоящей монографии хтимулировалось обилием периодически появляющихся публикаций по этой теме. Мы начали работу в 1968 г., планируя написать минимонографию по результатам наших исследований. Покопавшись немного в литературе, мы вскоре осознали, что взяли на себя значительно более сложную задачу, чем рассчитывали сначала. Со временем мы также поняли, что затронули интенсивно развивающуюся тему и что само фонтанирование не может быть охарактеризовано как канадское псевдоожижение , по определению некоторых наших иностранных коллег. Этот вопрос приобрел особую остроту, когда мы просмотрели список работ [273—286], представленных в 1973 г. на Международном симпозиуме по фонтанирующему слою в Ванкувере. [c.7]

Поскольку рециркуляционная модель рис. 4.13 служит исключительно для практического определения времени пребывания, она явно переупрощает реальную картину циркуляции твердых частиц в фонтанирующем слое и поэтому имеет ограниченную применимость. Манном и Кросби [132] была предложена более точная модель, которая учитывает радиальный переток частиц из кольца в ядро, а также время пребывания их в ядре фонтана. Однако их анализ касается скорее аппаратов периодического действия, а не непрерывной системы. Предложенная ими модель показана на рис. 4.15, а. [c.94]

Единственная теоретическая попытка, касающаяся определения устойчивой формы ядра в более сложной, самой нижней части слоя, была сделана Волпицелли и др. [252], применившими гельм-гольцевский анализ неустойчивости для роста возмущения на межфазной границе между двумя потоками. Такой подход к этой задаче возник из обнаруженного ими факта, что возмущения развивались у дна фонтанирующего слоя и поднимались волнообразно вверх. Анализ привел Волпицелли и др. к выводу о том, что саморегулирование диаметра фонтана в области над входным отверстием происходит таким образом, что горизонтальная скорость движущихся вниз твердых частиц кольцевого слоя в этой области остается ниже определенного максимального значения, которое близко к значению, полученному при гравитационном течении твердых частиц сквозь отверстие в дне расходящегося бункера. На основании этого они рассчитали, что искажение ядра фонтана должно возникать в непосредственной близости от входного отверстия. [c.106]

Наиболее характерные для цилиндрических аппаратов данные показаны на рис. 5.3 в виде вертикальных профилей порозности ядра фонташ1рующего слоя. Метод измерения и условия эксперимента приведены в табл. 5.3. Порозность на определенном уровне представляет относительный средний объем пустот по поперечному сечению фонтана на этом уровне. В верхнем участке слоя — в шапке фонтана, характеризующей высоту фонтанирующего слоя, измерения не производились. [c.109]

Тем не, менее их произвольное определение коэффициента теплообмена приводит к тому, что не учитывается дополнительная функция кольца в общем процессе теплообмена, обсуждавшаяся в предыдущем разделе. Скорость, при которой холодная частица в кольце получает теплоту из окружающей среды, была измерена Бартоном и Ратклифом [10]. Их интересовала в основном возможность предсказать температурную предысторию холодных частиц, постоянно поступающих в фонтанирующий слой угля в процессе [c.138]

Тем не менее профиль коэффициентов теплопередачи, определенный как с помощью нагретой проволоки, так и с помощью медных шариков [12] диаметром 15 мм в конических слоях с несколько большим размером частиц (до 0,32 мм), идентичен профилю, полученному Забродским и Михайликом для фонтанирующих слоев с частицами размером в 1 мм. [c.153]

Емаки и Куго было найдено, что численные значения критерия Шервуда (0,03—1,2) при этих условиях по крайней мере на порядок меньше, чем рассчитанные для неподвижного и псевдоожижен-ного слоев. Здесь опять, как и в случае определения коэффициента теплопередачи,. это сопоставление не точно указывает на эффективность переноса в фонтанирующем слое, по сравнению с другими системами, из-за произвольности определения ими коэффициента массопередачи. Невзирая на это, качественно можно предположить, что снижение эффективности массопередачи при переходе от фильтрующего слоя к фонтанирующему является непосредственным следствием того факта, что приближение к равновесию в ядре происходит значительно медленнее, чем в периферийном кольце, как об этом говорилось в предыдущем разделе. [c.158]

Хотя эти два соображения, казалось бы, говорят против использования фонтанирующего слоя в качестве химического реактора, последняя работа Емаки с сотрудниками [237, 238] по термическому крекингу нефти (см. главу 11) показывает, что ни одно из вышезшомянутых соображений не играет особой роли, и для определенных типов реакций условия в фонтанирующем слое могут быть более подходящими, чем в других системах Г—Т. Чтобы сравнить фонтанирующий слой с другими системами для выполнения реакций, необходимо иметь возможность предсказывать степень конверсии для реактора. Имея это в виду, Матур и Лим [144] использовали предложенный ранее Емаки [234] подход и выдвинули теоретическую модель реактора с фонтанирующим слоем, в том числе и для реакции в паровой фазе в присутствии катализатора или частиц теплоносителя. Теория позволяет рассчитать степень превращения химической реакции в общем виде, но ценность ее снижается тем, что она не дает полной информации [c.171]

Хотя реактор-гранулятор с фонтанирующим слоем обеспечивает протекание и химической реакции, все же он рассматривается в этой главе в разделе Диффузионные процессы из-за сходства с испарительной физической грануляцией. То же самое относится к термохимическому осаждению, сходному с покрытием частиц при испарении. С другой стороны, низкотемпературное пвлукок-сование угля, хотя и является в какой-то мере термическим процессом испарения, классифицируется здесь как химический процесс из-за важной стадии — пиролиза [215]. Принятая здесь система классификации явяется в определенной степени произвольной. [c.219]

В параллельных опытах с пульсирующим потоком в кипящих слоях Волпицелли с сотрудниками нашли, что и здесь может быть достигнуто попеременное сжатие и расширение слоя с последующим улучшением эффективности контакта. В определенных пределах условий опыта не происходит бокового перемещения твердых частиц они движутся только вверх и вниз в одной вертикальной плоскости. Авторы указывают, что направленный внутрь боковой поток, полученный при пульсации фонтанирующего слоя, имеет большое преимущество с точки зрения теплопередачи от стенки к слою. На самом деле преимущество будет более ярко выражено с точки зрения лучшего перемешивания твердых частиц, чем в пульсирующем кипящем слое. [c.241]

Другое, новшество ленинградских ученых [201] заключается в введении газа через узкую щель в основании реактора, имеющего-прямоугольное сечение и наклонные стенки (рис. 12.10). Щель может быть либо сплошной, либо с отверстиями в обоих случаях может быть достигнуто стабильное фонтанирование в определенных пределах обычных параметров фонтанирующего слоя, таких как размер аппарата, высота слоя, ширина щели, скорость газа и свойства твердых частиц. Влияние этих параметров на поведение слоя исследовано Митевым [156], а колебания газового потока, которые происходят во время фонтанирования в таких аппаратах, — Волковым и др. [248]. [c.247]