Зернистые материалы сопротивление слоя

Установлено, что перевод зернистого слоя в псевдоожиженное (кипящее) состояние позволяет интенсифицировать многие процессы химической технологии (адсорбции, сушки, теплообмена и т. п.), а также создать условия для перемещения и смешивания сыпучих материалов. При этом размер частиц должен быть небольшим, что приводит к увеличению поверхности их контакта с жидкостью или газом (а это очень важно для ускорения процессов тепло- и массообмена) при сравнительно невысоком гидравлическом сопротивлении. Скорость процессов тепло- и массообмена повышается еще и потому, что в условиях псевдоожижения практически вся поверхность всех частиц омывается потоком, причем при значительных скоростях. Рассмотрим три основных состояния слоя зернистого материала в зависимости от скорости жидкости или газа (рис. 6-16). [c.123]

Минимальное гидравлическое сопротивление решетки АРр, при котором исключается образование застойных зон в кипящем слое зернистого материала с размерами частиц 0,3—2,5 мм при рабочей скорости потока Шр = (1,2—5) в, ориентировочно можно рассчитать по формуле [c.242]

Различие в величинах АРр и АРр может быть вызвано разными причинами. Равномерность распределения ожижающего агента по сечению слоя возрастает с увеличением сопротивления системы [189], поэтому она должна возрастать при наличии и по мере увеличения высоты псевдоожиженного слоя зернистого материала. Сопротивление же самой решетки уменьшается с улучшением равномерности распределения потока, т. е. в присутствии слоя и с росто.м его высоты. [c.73]

Псевдоожижение — процесс приведения твердого зернистого материала в состояние, при котором его свойства приближаются к свойствам жидкости. Псевдоожиженные системы способны принимать форму аппарата (емкости), перемещаться по трубопроводу, выталкивать тела меньшей плотности, обладают свойствами вязкости и текучести. Режим псевдоожижения (режим кипящего слоя ) достигается при таком состоянии системы, когда вес зернистого материала, приходящийся на единицу площади сечения аппарата, уравновешивается силой гидравлического сопротивления слоя, то есть [c.109]

При неблагоприятном гранулометрическом составе зернистого материала могут образовываться более уплотненные зоны, оказывающие значительное сопротивление прохождению газа, вследствие чего в слое возникают каналы, через которые газ проходит избирательно. Это явление называется канальным проскоком или каналированием и характерно для очень тонких порошков. [c.71]

При восходящем потоке газа (паров или жидкости) через плотный слой зернистого материала при увеличении скорости потока растет сопротивление слоя и ослабляется взаимное давление частиц. При достижении некоторого критического значения скорости сопротивление слоя становится равным его весу, частицы перестают оказывать взаимное давление, слой переходит во взвешенное состояние, частицы получают возможность перемещаться в пределах слоя. При дальнейшем увеличении скорости потока IV > расстояние между частицами увеличивается, порозность слоя е возрастает, вызывая тем самым снижение скорости потока в поровом канале (УИд = УК/е), а следовательно, и силы, действующей на частицу, до значения, равного ее весу. Тогда восстанавливаются условия состояния взвешенного слоя, но уже при новом, большем значении его пороз-ности Е. [c.462]

Полное сопротивление фонтанирующего слоя максимальной высоты эквивалентно примерно двум третям его веса (или перепада давления при псевдоожижении) у более низких слоев оно меньше. Перепад давления, необходимый для создания фонтанирующего слоя, значительно выше, чем для его поддержания, из-за дополнительной энергии, расходуемой на движение газовой струи через плотный слой зернистого материала. По этой же причине скорость газа, ниже которой фонтан разрушается (она называется скоростью начала фонтанирования), несколько ниже той, при которой неподвижный слой переходит в фонтанирующий. [c.622]

Сущность организации сушки в кипящем слое заключается в том, что при прохождении через слой зернистого материала восходящего газового потока при некоторой скорости последнего частицы высушиваемого материала под действием гидродинамических сил становятся легкоподвижными. Это характеризуется снятием внешнедиффузионных торможений, высокими коэффициентами тепло- и массопередачи между твердой фазой и сушильным агентом-теплоносителем, независимостью гидравлического сопротивления слоя от скорости газового потока. Активная поверхность высушиваемого материала в условиях кипящего слоя становится равной сумме геометрических поверхностей всех частиц. [c.238]

Меньшим сопротивлением обладают относящиеся к тому же типу газораспределители из насыпанного слоя более крупного зернистого материала, зажатого между двумя сетками. При достаточно крупных зернах сопротивление газораспределителя снижается и несколько ухудшается равномерность распределения газового потока. Однако такой слой быстро забивается псевдоожижаемыми частицами (и пылью), особенно во время остановок процесса. Решетки, имеющие такой слой насыпного материала, проще в изготовлении и дешевле, чем керамиковые плиты. В промышленных условиях довольно просто их заменять и чистить, сменяя засыпанный. материал. Однако для крупных промышленных аппаратов возникают затруднения в создании достаточно равномерной засыпки. [c.228]

Кинетика химических превращений в присутствии твердого катализатора осложняется тем, что появляется дополнительное диффузионное сопротивление пристенного слоя жидкости, омывающей твердые частицы. Массоперенос вещества из жидкости к поверхности одиночной сферической частицы описывается уравнением (II.65). Если поток жидкости проходит через неподвижный слой зернистого материала, то структура уравнения, очевидно, не должна претерпевать существенных изменений, только за характерный линейный размер следует принимать не диаметр частицы, а эквивалентный диаметр межзерновых каналов. С учетом этой особенности исследователями [126] в результате обобщения многочисленных опытных данных были получены следующие уравнения, характеризующие массоперенос вещества в гомогенной жидкости [c.75]

Введение в гомогенный поток жидкости газа, являющегося дополнительным ее турбулизатором, должно изменить условия формирования диффузионного слоя у поверхности частицы и соответственно отразиться на коэффициенте массопереноса. Но такое изменение будет ощутимо только в том случае, если массоперенос лимитируется внешним сопротивлением. Экспериментально это было подтверждено [122] методом измерения диффузионного потока от анодной платиновой частицы диаметром и длиной 5 мм, помещенной в слой зернистого материала. Исследования проводились при следующих гидродинамических условиях О < Ке, < 13,8 О < Ке < 30. [c.76]

Уравнение (111.34) показывает, что введение газового потока в слой зернистого материала как будто изменяет диффузионное сопротивление и увеличивает коэффициент массопереноса. Однако, учитывая, что объектом исследования была одиночная частица, распространять этот вывод на условия работы всего слоя преждевременно. [c.76]

При рассмотрении слоя зернистого материала в отношении его гидравлического сопротивления прохождению потока жидкости или газа основное значение имеют только каналы, образованные между зернами, поэтому пористость определяется выражение м [c.217]

Данные о гидравлическом сопротивлении слоя зернистого материала весьма полно представлены в монографии [190] и обобщены уравне- [c.137]

При скорости и о потока ниже некоторого критического значения (скорости псевдоожижения) слой зернистого материала (рис. 6-16, а) находится в неподвижном состоянии, его гидравлическое сопротивление увеличивается (линия ЛВС на рис. 6-16, г), а порозность е и высота Я практически неизменны (линия ЛВС на рис. 6-16, д). Закономерности движения потока для этого случая были рассмотрены выше. По достижении некоторой критической скорости соответствующей точке С на рис. 6-16, г, д, гидравлическое сопротивление зернистого слоя становится равным его весу [c.123]

Распределение потока перед слоем катализатора. Схемы ввода потока в слой катализатора показаны на рис. 4.30. Отметим два характерных явления. Резкое расширение сечения потока на входе в аппарат приводит к появлению отрывных течений, возникновению циркуляционных токов и, как следствие, к неоднозначному по сече- нию распределению потока перед слоем. Скоростной напор потока, выходящего из подводящей трубы, приводит к ярко выраженному I факельному распределению скорости в слое (рис. 4.30,6). Оба этих явления приводят к неоднородности течения потока перед слоем. Неоднородность распределения по сечению потока выразим через распределение по радиусу аппарата перепадов полных давлений Д р в слое в виде отношения Д p на 1-м радиусе г,- и Д Рц в центре или Д р р среднего по всему сечению [309]. Неоднородность распределения потока по сечению слоя зависит от гидравлического сопротивления слоя, выраженного через параметр Эйлера Ец л = А р . /р, и геометрических размеров надслоевого пространства, выраженных в виде отношений с /0 и Н/О (на рис. 4.30,а). Некоторые результаты расчетов представлены на рис. 4.31 [310]. Эксперименты были проведены на модели диаметром 400 мм в следующем диапазоне изменения параметров (1/0 = 0,125- 0,5 Н/О = 0,1 - 0,7 ЕЦе = 60 f 365 при Ке> 104. Измерения показали, что наиболее значительное влияние на распределение потока оказывают следующие параметры ё/О и сопротивление зернистого материала Еи л. Изменение высоты надслоевого пространства (Н/О) оказывает слабое влияние на распределение потока перед слоем. Уменьшить неоднородность распределения потока по сечению слоя можно увеличением сечения входного патрубка ( /О > 0,5) или подсыпкой зернистого слоя перед катализатором (рис. 4.32). Первый вариант конструктивно не всегда удобен. Во втором варианте при Еи л > 600 гидравлическое сопротивление уже не влияет на распределение потока (область автомодельности), однако требуются значительные затраты энергии. Кроме того, вследствие скоростного напора струя [c.231]

Сопротивление слоя зернистого материала. Перепад давления с слое зернистого материала можно, пользуясь общими положениями гидродинамики, выразить уравнением [c.80]

Таким образом, при инженерных расчетах гидравлического сопротивления слоя зернистого материала необходимо по данным одного опыта, при любой скорости потока и температуре, для зерен данного гранулометрического состава (1з, найти но уравнениям (1—93) и (1—93а) коэффициент формы сф. Зная последний, можно рассчитать сопротивление слоя данного материала при любых условиях по уравнению (1—91). Скорость витания ьо пш.. В момент перехода слоя зернистого мате- риала в состояние псевдоожижения перепад давления достигает такой величины, при которой общее давление на слой материала становится рав- ным весу материала. В этих условиях [c.82]

Первые исследования перепада давления при прохождении газа через слой зернистого материала относятся к середине прошлого века. В настоящее время результаты многочисленных исследований в этой области обрабатываются с помощью безразмерных групп [1]. В основу такой обработки положена зависимость между коэффициентом сопротивления / и числом Рейнольдса Не [2] [c.243]

Предложено большое количество расчетных зависимостей для определения гидравлического сопротивления неподвижного слоя зернистого материала при прохождении через него потока жидкости или газа [21—24]. Это обусловлено отсутствием точного решения задачи движения жидкости (газа) в зернистом слое, а полученные зависимости, связывающие параметры неподвижной шихты и ее гидравлическое сопротивление, представляют собой результаты экспериментальных исследований, обработанные с использованием методов теории подобия. [c.155]

В данном случае коэффициент трения Я. отражает влияние не только сопротивления трения, но и местных сопротивлений, вклад которых в общее сопротивление Ар зернистого слоя может быть очень большим. В этом смысле А. в уравнении (6.60) в отличие от X в уравнении (6.24) является общим коэффициентом сопротивления, существенно зависит от геометрических характеристик зернистого материала и определяется по соответствующим эмпирическим уравнениям (некоторые из них будут приведены в последующих разделах). [c.120]

При получении зависимости (6.67) полагали L, = Я, что не приводит к большой ошибке при расчете гидравлического сопротивления слоя зернистого материала или насадки. Перепишем уравнение (6.60) с учетом приведенных выше зависимостей. Тогда после преобразования получим [c.122]

Коэффициент сопротивления 1 является функцией гид )одинами-ческого режима движения потока через слои зернистого материала или насадки, т.е. А, = /(Ке). При этом критерий Рейнольдса выражают в модифицированном виде, который получают при подстановке в него эквивалентного диаметра по уравнению (6.66) [c.122]

Взаимодействие сплошной среды с зернистым слоем осуществляется в контактных аппаратах с принудительным движением сплошной среды через зернистый материал. Разность статических давлений в потоке под и над слоем дисперсного материала определяет энергию, переданную зернистому слою. На рис. 6.9.6.1 представлена экспериментальная зависимость гидравлического сопротивления слоя частиц от фиктивной скорости легкой фазы (скорости, отнесенной к полному поперечному сечению слоя) [28-32]. При этом газ или жидкость подается под слой частиц, свободно лежащих на проницаемой распределительной решетке. Кривая, показанная на рис. 6.9.6.1, идеализирована, однако она отражает качественную картину гидродинамических процессов, происходящих при течении сплошной среды через любой зернистый материал. [c.578]

Рис. 53. Зависимость гидравлического сопротивления слоя зернистого материала от скорости среды

Максимально возможное сопротивление слоя соответствует условию его псевдоожижения и может быть оценено по зависимости (6.6.3.1). Однако в таком случае движение зернистого слоя становится неустойчивым, поскольку возможно зависание материала в стояке. [c.479]

Диффузия через газовую пленку как лимитирующая стадия процесса. Сопротивление пленки газа на поверхности частицы зависит от относительной скорости газового потока и частицы, свойств газа и размера частицы. Взаимосвязь этих величин выявляется только экспериментально и дается в виде полуэмпирического безразмерного уравнения, которое выражает их соотношение только применительно к определенным условиям контактирования газа с твердой фазой (неподвижный слой зернистого материала, псевдоожиженный слой и свободное паден-ие частиц). Например, при свободном падении твердых частиц Фросслинг получил уравнение для передачи массы (в мол. долях) от вещества, находящегося в газовом потоке, к веществу частицы [c.340]

В книгу введен ряд дополнении в главу Основы гидравлики --гид-родинамика зернистых материалов (сопротивление слоя зернистого материала, скорость витания, скорость осаждения) и зависимость коэффициента расхода при истечении жидкостей из сосудов от значения критерия Рейнольдса в раздел, посвященный адсорбции,—схемы устройства и действия адсорберов с кипящим слоем адсорбента в главу Сушка> — описание сушилок с кипящим слоем, радиационных сушилок и сушки тока.мивысокой частоть в главу, посвященную измельчению твердых материалов,—описание вибрационных мельниц, нашедпгих широкое применение в промышленности строительных материалов. [c.12]

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]

При дальнейшем возрастании (V гидравлич. сопротивление слоя остается постоянным, пока он не разрушится и не начнется интенсивный выиос зернистого материала потоком из аппарата. Отвечающая данному состоянию слоя скорость потока наз. скоростью уноса (своб. витания частиц) или второй критической скоростью П. (IV ), превышающей W . в десятки раз. Если скорость ожижающего агента больше скорости витания самых крупных частиц ожижаемого материала, слой полностью увлекается потоком (см. Пневмо- и гидротранспорт). [c.133]

Механизм псевдоожижения заключается в следующем. При подаче вертикального восходящего потока псевдоожижающего агента (газа или жидкости) через слой зернистого материала, лежащий на перфорированной решетке аппарата, на его частицы действуют аэродинамические силы. При малых скоростях слой остается неподвижным, с увеличением скорости отдельные частицы начинают двигаться одна относительно другой, и слой расширяется. При более высокой скорости потока достигается состояние, когда почти все частицы совершают сложное относительное движение, слой переходит во взвешенное (псевдоожиженное) состояние. Началу псевдоожижения соответствует равенство сил гидродинамического сопротивления слоя весу всех его частиц. В действительности требуется еще учитывать силы сцепления между частицами. Началу псевдоожижения соответствует некоторая скорость при которой преодолеваются силы сцепления и перепад давления становится равным весу частиц, приходящемуся на единицу поперечного сечения слоя. Зависимости перепада давления на высоте слоя с учетом архимедовых сил имеют следующий вид [c.119]

Интенсивность процессов химического взаимодействия и тепло-и массообмена между жидкостями (газами) и твердыми веществами возрастает, как правило, с увеличением удельной межфазной поверхности (т. е. приходящейся на 1 м насыпного слоя твердого вещества). По этой причине в рассматриваемых процессах используют твердые вещества в форме мелких зерен случайной геометрической формы, часто также в виде мелких щариков и таблеток. Взаимодействующая жидкость (газ) движется восходящим или нисходящим потоком через слой зернистого материала, который располагается большей частью в вертикальных цилиндрических аппаратах. Объем просветов (пустот) в слоях зернистых материалов обычно невелик (около 26—40%), поэтому при необходимости его увеличения вместо мелких зерен используют более крупные тела различной формы (см. рис. Х-2), называемые н а -садками. Последние изготовляют из материалов достаточно прочных, коррозионноустойчивых и, по возможности, невысокой плотности (полимеры, керамика, фарфор, металлы). К насадкам предъявляют также такие требования, как минимальное сопротивление потоку жидкости (газа), равномерное ее распределение по сечению слоя, возможно большая удельная поверхность /. [c.77]

Широкое внедрение техники псевдоожижения в промышленную практику обусловлено рядом важных преимуществ. Твердый зернистый материал в псевдоожиженном состоянии вследствие текучести можно перемещать по трубам, что позволяет многие периодические процессы осуществлять непрерывно. Особенно выгодно применение псевдоожиженного слоя для процессов, скорость которых определяется термическим или диффузиониым сопротивлениями в газовой фазе. Эти сопротивления в условиях псевдооя ия ения уменьшаются в десятки, а иногда и в сотни раз, а скорость процессов соответственно увеличивается. [c.110]

Переход от режима фильтрации к состоянию псевдоожижения соответствует на кривой псевдоожижения критической скорости псевдоожижающего агента 1 пс (точка А, рис. 5-9, а), называемой скоростью начала псевдоожижения. В момент начала псевдоожиже-ния вес зернистого материала, приходящийся на единицу площади поперечного сечения аппарата уравновешивается силой гидравлического сопротивления слоя [c.111]

Е> реальных условиях поведение слоя во многом. зависит от конструктивных особенностей аппаратов. Так, в аппаратах с большим отношением /г//) (т. е. в узких и высоких аппаратах) пузыри газа, сливаясь ио мере подъема, могут образовать сплошные газовые пробки , переыеш,ающиеся с двии<ущимися поршнями псевдоожиженного зернистого материала (рис. 5-8, д). Сопротивление слоя при этом начпнает превышать расчетную величину определяемую [c.114]

Задачу о температурном поле охлаждаемого или нагреваемого неподви7Кного слоя зернистого материала (насадки) сводят к задаче охлаждения или нагревания твердого тела, которое имеет форму аппарата, заполненного зернистым материалом. В этом случае коэф-фициепт теплопроводности тверд(ЗГо тела нринимается равным коэффициенту теплопроводности слоя зернистого материала. Кроме того, при определении значения критерия В необходимо учитывать термическое сопротивление степкп аппарата, пользуясь формулой [c.156]

Течение льидкостк через зернистые олор и перегородки, Основные 1арактеркстики слоя зернистого материала. Расчет гидравлического сопротивления и особенности структуры потока в неподвижном слоа зернистого штериаж . [c.266]

Сопротивление потоку оказывают слой зернистого материала и фильтрующая ткань, поддерживающая этот слой. Толщина ткани — величина постоянная. Сопротивление ткаиипо уравнениям (П-131) и (П-132) [c.144]

ПСЕВДООЖИЖЕНИЕ, способ взаимодействия-потока газа или жидкости (ожижающий агеит) со слоем твердого зернистого материала, при к-ром твердые частицы, взвешенные в потоке, совершают пульсационные и вихревые движения, не покидая пределов слоя. Переход неподвижного слоя в псевдоожиженный происходит при такой скорости потока ш ожижающего агента, при к-рой устанавливается равповесие между силами трепия потока о твердые частицы и весом частиц (первая критич. скорость П.). В этом состоянии слой приобретает текучесть. При увеличении скорости ожижающего агента высота слоя возрастает, повышается его по-розпость 8 (доля объема, занятого ожижающим агентом), но в результате сохранения равновесия между силами трения и весом частиц последние не покидают пределов слоя, а его гидравлич. сопротивление остается постоянным. Частицы начинают выноситься из слоя при скорости потока ю" (вторая крптич. скорость П.), превышающей ги в десятки раз. [c.486]

Основным при определении перепада давления или сопротивления слоя зернистого материала является установление этой функциональной 1апнсимости. На основании проведенных нами работ этот вопрос решается следующим образом. [c.80]

Очень валяную роль в аппаратах с псевдоожиженным слоем зернистого материала играет конструкция опорно-распределительной решетки. К последней предъявляется ряд серьезных требований равномерное распределение ожижа-ющего потока по сечению аппарата и исключение образования застойных зон в слое предотвращение провала твердых частиц при внезапном уменьшении скорости потока минимальное гидравлическое сопротивление простота конструкции и легкость эксплуатации. Так как эти требования практически несовместимы, то предложено много конструкций решеток, приспособленных к отдельным технологическим процессам. [c.81]

С момента перехода свободно лежащего неподвижного плотного слоя зернистого материала в псевдоожиженное состояние гидравлическое сопротивление слоя (или перепад давления Дрсл в потоке, проходящем через псевдоожи-женный слой) в аппаратах постоянного поперечного сечения и большого диаметра практически становится постоянным, не зависящим от расхода жидкости (газа). Прн неизменном числе твердых частиц в слое Дрсп определяется по формуле [c.448]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология