Фонтанирующий слой входным отверстием

Рис. 6.1. Влияние диаметра входного отверстия на максимальную высоту слоя, способного фонтанировать [137].

Примером обработки экспериментальных данных в форме связи между обобщенными переменными может служить выражение (XII,5), полученное 9 при изучении сушки в фонтанирующем слое поливинилхлоридных смол, поливинилформальдегида, сополимера СГ-1 и пудры. Средний эквивалентный диаметр частиц колебался в пределах 0,43—2,2 мм. Опыты проводили в цилиндроконическом аппарате диаметр цилиндрической части 220 мм, входное отверстие в нижней части конуса 79 мм, угол конуса 37°, доля живого сечения решетки 80%. Упомянутое выше выражение имеет вид [c.518]

Минимальная скорость газа, при которой слой будет оставаться в состоянии фонтанирования, зависит, с одной стороны, от свойств твердой фазы и ожижающего агента и, с другой, — от геометрии слоя. В отличие от скорости начала псевдоожижения скорость начала фонтанирования Ums Для данного материала понижается с уменьшением высоты слоя и увеличением диаметра аппарата. Кроме того, на величину U влияет размер входного отверстия, хотя и незначительно. Таким образом, сравнение U со скоростью начала псевдоожижения затруднительно. В случае высоты слоя, близкой к максимально возможной при фонтанировании, скорости фонтанирования и начала псевдоожижения примерно равны. Поскольку максимальная высота слоя, способного фонтанировать, в аппаратах большого диаметра, как правило, намного больше рабочей (для пшеницы, например, в аппарате диаметром 305 мм составляет 2,75 м), то практическая потребность газа для фонтанирования в больших аппаратах часто бывает ниже , чем для псевдоожижения. [c.627]

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]

При данном диаметре слоя более высокие слои могут фонтанировать, когда размер входного отверстия для газа уменьшается (например, если в качестве газа, вызывающего фонтанирование, использовать воздух, то при слое, имеющем диаметр 300 мм и состоящем из пшеницы с размером зерен 3,2—6,4 мм, фонтанировать может слой высотой 500 или 2500 мм, когда [c.274]

При более высоких слоях материала 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 [c.623]

Таким образом, для данной скорости газа именно а не Рх — i 2 будет оставаться ностоянным независимо от абсолютного давления. Отсюда вычитание сопротивления пустого аппарата из измеренного значения перепада давления слоя при одинаковой скорости газа приводит к отрицательной опшбке. В качестве примера рассмотрим аппарат с фонтанирующим слоем, работающий при атмосферном давлении (манометр показывает 10 400 мм вод. ст.), в котором штуцер измерения давления расположен ниже входного отверстия. [c.29]

Для аппаратов с высоким фонтанирующим слоем, в которых штуцер для отбора давления расположен в подводящем газ патрубке значительно ниже входного отверстия, подобного рода ошибка может достигать 10 %, хотя, как правило, ошибка гораздо меньше. [c.29]

Хотя минимальный размер частиц для обеспечения фонтанирования, как указывалось в главе 1, составляет 1 мм, Гхош [75] предположил, что фонтанирование может быть подучено для значительно более тонкодисперсных материалов, пока диаметр входного отверстия газа не превысит в 30 раз диаметр частиц. Используя очень малое отверстие для воздуха, он смог получить миниатюрный фонтанирующий слой (около 1 см в диаметре) со стеклянными бусинами размером 80—100 меш (средний диаметр примерно 0,16 мм). Однако для такого тонкодисперсного материала фонтанирование в большом масштабе нельзя получить, за исключением, может быть, слоя с несколькими параллельными фонтанами (см. главу 12). Если диаметр колонны возрастает без соответствующего увеличения диаметра входного отверстия, фонтанирование ограничивается малой областью около входного отверстия. Весь слой в этом случае будет циркулировать лишь при увеличении диаметра входного отверстия, однако менее упорядоченным образом, чем при фонтанировании крупных частиц. [c.118]

Таким образом, с точки зрения истирания частиц, наиболее важной переменной является внутренний диаметр входного отверстия для газа, а, следовательно, скорость, при которой газ поступает в слой. Как видно из уравнения (2.38), эта скорость будет меньше в больших аппаратах, для любых выбранных значений и Это проиллюстрировано на рис. 7.1, на котором показана зависимость скорости газа на входе от диаметра колонны для фонтанирующего слоя карбамида, вычисленная из уравнения (2.38). Итак, можно ожидать, что в лабораторных установках истирание будет сильнее, чем в геометрически подобных крупномасштабных аппаратах. [c.131]

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]

Экспериментально установлен и качественно объяснен механизм начала фонтанирования. С помощью фотоснимков, полученных для плоской прозрачной модели, и емкостного метода на трехмерной модели исследовали структуру (распределение концентраций твердой фазы) фонтанирующих слоев с различными углами конусности, диаметрами входного отверстия (от 25 до 100 мм) и высотами слоев при изменении входной скорости воздуха от 0,5 до 50 м сек. Определены размеры ядра и периферийной зоны. Установлено наличие переходной зоны между ними с промежуточной концентрацией частиц. [c.195]

Первым этапом явилось изучение режимов фонтанирования частиц различного размера на описанной ранее плоской установке с прозрачными стенками. Как было установлено, ядро фонтанирующего слоя имеет форму насадки Вентури (на высоте, равной от половины до полного диаметра входного отверстия, происходит резкое сужение поперечного сечения струи). Наблюдения показали, что при малых скоростях газа (непосредственно после переходной зоны) в этом сужении под давлением опускающегося материала из периферийной зоны происходят периодические обрушения стенок ядра в области сужения в результате внизу возникает воздушная подушка ее верхняя граница неустойчива, частицы отрываются, а разбавленная зона постоянно перемещается кверху, вновь вырываясь наружу в виде фонтана. По мере того как с возрастанием скорости газового потока увеличивается несущая способность струи, обрушивающийся в нее материал не образует пробки, а выносится кверху. [c.41]

С целью сравнения было исследовано сопротивление конического аппарата фонтанирующего слоя с центральным вводом газа. Этот аппарат имел высоту усеченного конуса 736 мм, диаметр входного отверстия 40 120 мм, диаметр верхнего сечения конуса 475 мм. Значения гидравлического сопротивления этих аппаратов в зависимости от расхода воздуха и геометрических размеров входного сечения даны на рис. 1-16. [c.44]

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]

При достижении скорости начала фонтанирования нижняя граница слоя поднимается и переходит в более широкую часть аппарата. В зоне, непосредственно примыкающей к входному отверстию, возн1И<ает вихреобразное движение жидкости с очень небольшой концентрацией твердых частиц. В верхних слоях, где сосредоточена основная масса частиц, при скоростях потока 1,15 наблюдается характерная для фонтанирующего в капельной жидкости слоя двухзонная структура. Ось центрального канала в этом случае, как правило, имеет сложную изогнутую форму (рнс. 1, е). При скорости жидкости 1,5 Шу возникает вихреобразное движение всего слоя, причем контуры циркуляции могут иметь различную форму (овальную, в виде восьмерки и т. д.). При этом характерно периодическое самопроизвольное изменение формы и направления циркуляции (рис. 1, г, д). [c.102]

По мере увеличения скорости вертикального потока газа и в отсутствие разделяющей перегородки в аппарате фонтанирующего слоя возникает несколько иной режим циркуляции дисперсного материала и движения газа. Наблюдения за течением газа с помощью нитковых индикаторов и измерения скорости газа шаровыми зондами показали, что имеются две зоны, существенно отличающиеся по характеру течения сплошной фазы. Над входным щелевым отверстием аппарата образуется изобарическая турбулентная струя, а около наклонной стенки — малоскоростной обратный поток газа в направлении основания восходящей струи. В таком аэрофонтанном режиме частицы дисперсного материала следуют за газовым потоком, при этом в аппарате фонтанирующего слоя образуются характерные зоны вертикальная двухфазная струя (зоны I и 2 на рис. 5.24), зона опускающегося материала (зона 3), свободное от частиц пространство (зона 5) и зона поперечного движения материала 4). [c.346]

Типичный фонтанирующий слой должен иметь значительную исходную высоту, измеренную от входного отверстия до зеркала слгоя. В случае цилиндрического аппарата исходная высота слоя должна быть по крайней мере не меньше диаметра колонны. [c.17]

Минимальный диаметр частиц, при котором возникает фонтанирование, составляет примерно 1 мм. При размере частиц, близком к этому, эффективность контактирования газ — твердое в псевдоожиженном слое сильно снижается из-за проскока газа в виде больших пузырей [46, стр. 8 113].. Используя очень маленькое входное отверстие для газа, можно создать миниатюрный фонтанирующий слой и с частицами существенно меньшего размера [1, 11, 75, 203]. Действительно, при использовании распределительных решеток для псевдоожиженных слоев над каждым отверстием решетки образуется фонтан. Поднимаясь затем вверх по слою, эти многочисленные микрофонтаны постепенно превращаются в пузыри [114, 61а]. Однако, если бы для фонтанирования тонкодисперсного материала использовалось одно отверстие малого размера, допустимое время пребывания газа и частиц, а также производительность слоя были бы малы, и любая попытка [c.19]

Вывод Сэзерленда основан на допущении, что фильтрация газа через решетку подчиняется закону Дарси для вязкого течения через пористую среду. Однако в случае фонтанирующего слоя это допущение, как правило, не применимо из-за высокой скорости газа во входном отверстии, даже при условии, что поддерживающая решетка расположена во входном отверстии. Тем не менее вывод Сэзерленда можно распространить на случай невязкого течения следующим образом. [c.28]

Беккером [15] сообщалось о значениях и , превышающих гг .п на 10—33% для частиц разнообразных материалов одинакового размера, хотя данные весьма приблизительны, поскольку для сравнения использовались выотсленные, а не экспериментальные значения м.п- Паллаи и Немет [173], руководствуясь своими экспериментами, проводимыми в аппарате диаметром 6 см, показали, что я 1,5 Такое отклонение и от может быть приписано либо разнице в свойствах твердых материалов, либо влиянию геометрии аппарата с фонтанирующим слоем на Зависимость от свойств твердых материалов отчетливо проявляется в названных выше результатах для песка и пшеницы, которые были получены в одних и тех же аппаратах, а данные табл. 2.2 показывают, что. на Шм, а следовательно, на и м/Шм. п влияют размеры и колонны, и входного отверстия. Из табл. 2.2 видно, что при фиксированном отношении DJd скорость М7 уменьшается с увеличением диаметра аппарата, в то время как для фиксированного значения (или поперечного сечения колонны) она увеличивается с возрастанием диаметра входного отверстия. Обе эти тенденции могут быть предсказаны из установленных эмпирических уравнений для Ы7 .ф и Я . Для фиксированного значения 2 а/йо из уравнения (2.38) получаем [c.41]

Единственные ценные данные — выходные кривые — представлены на рис. 3.5, где измеряемый отклик на ступенчатое изменение концентрации газа во входном отверстии нанесен для одного и того же твердого материала, находящегося в нлот-ноунакованном, фонтанирующем и псевдоожиженном состояниях. Чтобы получить однородный псевдоожиженный слой, скорость газа, а, следовательно, и числа Рейнольдса должны вдвое превышать соответствующие величины для плотноунакованного и фонтанирующего слоев. Наименьшее отклонение от поршневого режима наблюдается для фильтрующего плотноунакованного слоя, который обычно отождествляется с моделью режима идеального вытеснения [120]. Наибольшее отклонение характерно для фонтанирующего слоя, кривая отклика которого тем не менее слишком удалена от кривой полного перемешивания. Неоднородный поток в кипящем слое, очевидно, увеличивает осевое перемешивание по сравнению с фильтрующим слоем, но явно не до такой степени, как в фонтанирующем слое, по крайней мере в данном случае. Сравнения данных по фонтанирующему слою с расчетными для названной модели пока еще не сделаны . [c.68]

В обычной трехмерной колонне наблюдать движение твердой фазы в ядре невозможно, поскольку ядро гана окружено плотной кольцевой зоной твердых частиц потому не видно. Однако, если слой помещен в полукруглую колонку с соответ-СТВ5ГЮЩИМИ коническим основанием и входным отверстием, продольное сечение слоя становится видимым через плоскую прозрачную переднюю стенку аппарата. Скорости частиц в фонтане могут быть измерены с помощью скоростной киносъемки. Вопрос о том, действительно ли поведение твердой фазы в полусекцион-пом аппарате совпадает с поведением фонтанирующего слоя в колонне обычного типа был экспериментально изучен сравнением данных, полученных для различных условий в аппаратах [c.69]

В разное время было опубликовано несколько эмпирических уравнений,, связывающих среднее значение диаметра ядра d ) с высотой слоя, полученные непосредственным измерением d на разной высоте от входного отверстия. Эти уравнения вместе с подтверждающими их экспериментальными данными приведены в табл. 5.2. Последнее уравнение, предложенное Мак Набом. [48] основано на статистическом регрессионном анализе и дает лучшее согласие с экспериментом, чем ранее предложенные уравнения, хотя область изменения переменных, в которой оно справедливо, не шире. Функциональная зависимость в этом уравнении подкрепляется теоретическим анализом Бридгватера и Матура [301, обсуждаемым в следующем разделе. Поэтому можно предположить, что уравнение Мак Наба должно более точно описывать диаметр фонтанирующего ядра, нежели другие уравнения табл. 5.2. [c.101]

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]

В ранней работе Национального Совета научных исследований Канады методом проб и ошибок было обнаружено, что фонтанирование более стабильно, когда входное отверстие газа несколько меньше узкого основания конуса (рис. 6.2, а). Это открытие впоследствии было подтверждено экспериментами Манурунга [134], в которых показано, что максимальная стабильность получена с помощью устройства, которое не позволяет газовой струе отклоняться от вертикального пути, прежде чем она попадет в слой частиц. В своих опытах он добился этого, используя устройство (рис. 6.2, б), главное отличие которого заключается в том, что трубка для входа газа немного выступает над краем нижнего основания конуса. С этой трубкой Манурунг получил несколько большее значение максимальной высоты слоя, способного фюнтанировать, для ряда материалов и смог достичь устойчивого фонтанирования для слоев каменного угля, содержащих большую долю мелких частиц, не фонтанирующих в аппарате с обычным входным отверстием. Еще лучшие результаты получены Редди и др. [192] при использовании подобной же трубки, но сужающейся формы. Эти исследователи считают, что плоское сечение, или расстояние между носиком и краем нижнего основания конуса, играет значительную роль в стабилизации фонтанирующего слоя. , . , [c.116]

Чтобы сэкономить расход энергии при пуске аппарата, Воуэрс с сотрудниками предложили использовать вертикальную трубку, расположенную по оси смесителя от входного отверстия для воздуха до зеркала слоя или выше. Трубка диаметром, равным 1/8 диаметра колонны, снабжена по всей высоте щелями или отверстиями, которые могут закрываться во время вращения такой же концентрически расположенной трубки с отверстиями, не совпадающими с отверстиями первой трубки (рис. 11.13). Пока слой загружается в аппарат, трубки закрыты и открываются только после того, как установится поток воздуха через центральную трубку. После того, как отверстия открываются и частицы из кольцевого пространства могут попадать в трубку, поток твердого материала становится таким же, как в нормальном фонтанирующем слое, т. е. без центральной трубки. Однако ограничение поверхности раздела кольцо — ядро приводит к некоторому уменьшению степени перемешивания. [c.213]

Экспериментальная установка (рис. 11.21) состояла из реактора диаметром 13 см и высотой 75 см (угол раствора конуса 60°, диаметр входного отверстия для газа 16 мм), окруженного нагревательной рубашкой для подачи дополнительной теплоты к слою путем сжигания водяного газа. Первичным источником теплоты был перегретый пар, который вместе с нефтью подавалс я насосом через подводящую трубу к реактору и служил фонтанирующей средой. Газообразные продукты из реактора после прохождения через циклон и конденсатор собирались в газгольдере. Объем [c.228]

Еще одним преимуществом фонтанирующего слоя перед псевдоожиженным, как отметили Емаки с сотрудниками, является несколько больщая гибкость, позволяющая контролировать время контакта не только изменением высоты слоя, но и варьированием диаметра входного отверстия для газа. [c.232]

Имеется ли верхний предел диаметра слоя, выше которого единичный фонтан перестает вызывать циркуляцию твердых частиц Интуитивно кажется возможным такой предел, но нет очевидных теоретических аргументов, которые исключают существование слоя, скажем, диаметром 6 м, высотой 12 м, удовлетворительно фонтанирующего при диаметре входного отверстия для газа 1 м. Установка такого размера пока еще не построена. Са-JMHMH большими действующими установками с фонтанирующим слоем являются, очевидно, установки для смешения полимеров фирмы I I, описанные в главе 11. Действительный размер этих смесителей не указан, но но размеру установки 2 ООО фут (56,6 м ), указанному в патенте фирмы [27], можно предположить, что слой достигает 3 м в диаметре и 6—9 м высоты. Вообще, два фактора выступают против единичных фонтанирующих слоев очень большой мощности [c.233]

О — коэффициент диффузии влаги внутри частицы Оа — диаметр аппарата Ог — коэффициент диффузии газа Од — диаметр зеркала слоя или слоя на высоте Н о — диаметр входного отверстия для газа 4 — диаметр частицы йц, э — эквивалентный диаметр частицы (диаметр равновеликой сферы) я — диаметр ядра фонтанирующего слоя 1 — диаметр частиц данной фракции (0)—дифференциальная функция распределения времени пребывания У (0) —безразмерная кривая отклика, равная отношению концентраций трассера на выходе и на входе в слой соответственно / — коэффициент трения функция Ф — фактор (коэффициент) формы частицы С — масса, массовая скорость, массовый расход < м. Ф — массовая скорость при минимальной скорости фонтанирования g — гравитационное ускорение Ям — максимадьная высота слоя, способного фонтанировать Нп — высота псевдоожиженного (кипящего) слоя Яо — высота исходного слоя Яф — высота фонтанирующего слоя (0) — функция распределения времени пребывания К, к — коэффициенты пропорциональности, константа фильтрации. м — коэффициент массопереноса между частицами и газом Ям — средний коэффициент массопереноса [c.267]

Видоизмененный способ поддержки слоя твердых частиц — введение конической втулки сверху в отверстие для ввода газа [179]. Так как поддержка требуется только, если слой не фонтанирует, коническую втулку можно постепенно вынимать во время пуска, по мере того как поток газа нарастает, а к моменту остановки втулка должна быть водворена на место до того, как прекратится подача газа. Этот способ особенно пригоден для процессов, в которых возникает проблема спекания на решетке. 11равда, в этом случае необходим какой-либо предохранитель против неожиданного прекращения подачи газа во время процесса. Другое предложение предусматривает наличие специального тарельчатого клапана во входной трубе, который не откроется, пока давление не достигнет заранее определенного значения, и быстродействующего клапана, который обеспечит скорость газового потока от нуля до значения, требуемого для фонтанирования, за очень короткий [промежуток времени [34]. [c.265]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология