ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие сведения о структуре двухфазного потока пневмовзвеси и взаимодействии фаз из "Пневмо- и гидротранспорт в химической промышленности" Пневмотранспорт в горизонтальном и вертикальном направлениях обычно осуществляется при турбулентном режиме газовой фазы. Для передачи турбулентных пульсаций транспортирующего потока транспортируемым частицам и для установления стационарного состояния требуется определенное время, называемое временем релаксации (время, за которое твердая частица полностью воспримет изменения, возникающие в скоростном поле транспортирующего потока). Время релаксации зависит от размера и плотности частиц, а также от степени возмущения потока. [c.57] В процессе движения двухфазного потока отдельные твердые частицы сталкиваются друг с другом и со стенками трубы. При столкновении частиц возможна их агломерация. Агломерационный эффект особенно заметен при транспортировании частиц, имеющих значительную внутреннюю пористость (катализаторы, адсорбенты), и при транспортировании частиц малых размеров. Образующиеся в пневмотранспортном потоке агломераты обтекаются транспортирующим газовым потоком как единые твердые частицы. Размеры этих агломератов не постоянны во времени, так как агломераты периодически разрушаются и образуются вновь. В связи с этим размер частиц, обтекаемых потоком, не всегда определяется только фракционным составом транспортируемого материала. [c.57] Существуют два подхода к изучению потока пневмовзвеси. Первый заключается в том, что двухфазная система рассматривается как непрерывная с некими усредненными свойствами. Второй подход состоит в раздельном рассмотрении движения каждой фазы. Движение непрерывной газовой фазы и движение дискретной твердой фазы происходят не солидарно при наличии скольжения, т. е. разности скоростей. Поэтому второй подход более обоснован. Однако в некоторых случаях представление о двухфазной среде как о непрерывной с усредненными свойствами может оказаться полезным для понимания этой системы. Точность такого подхода к изучению гидродинамики двухфазного потока будет тем выше, чем меньше скольжение фаз. [c.58] Агломерация частиц приводит к кажущемуся увеличению их диаметра при этом растет время релаксации. Усиление релаксационного эффекта приведет к тому, что турбулентные возмущения газового потока не смогут воздействовать на твердые частицы наоборот, твердые частицы будут гасить турбулентные пульсации транспортирующего потока и способствовать его детурбулизации. На степень детурбулизации потока влияет не только размер частиц, но и их плотность. [c.58] В работе [1] установлено, что во время вертикального пневмотранспорта стеклянных шариков диаметром 25 мкм при изменении массовой расходной концентрации от 0,7 до 1,6 (кг/ч)/(кг/ч) наблюдалась меньшая потеря напора, чем при движении чистого воздушного потока. При пневмотранспорте стеклянных шариков диаметром 25 и 50 мкм в медной трубе диаметром 25 мм при массовой расходной концентрации до 1,6 (кг/ч)/(кг/ч) коэффициент сопротивления был меньше, чем при движении однофазного потока, по плотности равного двухфазному. Это уменьшение может достигать 60%. [c.58] Небольшое добавление частиц размером 25 мкм к газовому транспортирующему потоку [до расходной массовой концентрации, равной 0,7 (кг/ч)/(кг/ч)] незначительно повышает потерю напора. При этом не ощущалось заметного влияния твердой фазы на турбулентность газового потока. Дальнейшее увеличение массовой расходной концентрации (сверх 0,7) начинало влиять на турбулентность потока увеличивалось расхождение между временем релаксации твердых частиц и временем релаксации турбулентных вихрей, что приводило к разрушению последних и детурбулизации потока. Повышение времени релаксации твердых частиц, возможно, определялось усилением агломерационного эффекта при повышении концентрации твердой фазы. [c.59] Если нарушение турбулентности потока достаточно велико, снижение его энергии может быть больше, чем увеличение потерь на трение твердых частиц. При этом общая потеря напора будет меньше, чем при движении потока без твердой фазы. Это и наблюдалось в работе [1] при пневмотранспорте стеклянных шариков диаметром 25 мкм при сравнительно низкой расходной концентрации. При увеличении расходной концентрации повышаются потери на трение, вызываемые твердой фазой, и соответственно увеличивается общая потеря напора. [c.59] Естественно, что увеличению общей потери напора способствует возрастание статического напора по мере роста расходной концентрации. В работе [2] также наблюдали снижение коэффициента сопротивления (по сравнению с чистым газовым потоком) при пневмотранспорте твердых частиц размером 10—200 мкм. [c.59] При вертикальном пневмотранспорте гранул цинка размером до 40 мкм и массовой расходной концентрацией до 20 (кг/ч)/(кг/ч) установлено [3], что при введении в поток трассера содержание его вблизи стенки трубы возрастает по мере роста концентрации твердой фазы. Это доказывает, что твердая фаза гасит турбулентное перемешивание. Снижение турбулентности газового потока может уменьшить гидравлическое сопротивление. [c.59] Исследования взаимных соударений твердых частиц и нх ударов о стенку при вертикальном потоке пневмо-взвеси показали, что скорость крупных фракций поли-дисперсного сыпучего материала возрастает вследствие соударений, а скорость мелких фракций снижается по сравнению с теми скоростями, которые были бы при пневмотранспорте монодисперсного материала [4 5, с. 110]. Эффект увеличения скоростей крупных фракций и снижения скоростей мелких усиливается при росте концентрации твердой фазы. Соударения увеличивают пульсации мелких частиц [4] и сближают скорости движения частиц разного размера. Тем не менее диапазон этих скоростей остается достаточно широким — скорости твердых частиц в полидисперсной смеси обладают большим разбросом. На разгонном участке этот разброс выше, чем на стабилизированном. Для частиц разного размера в полидисперсной смеси длины разгонных участков становятся соизмеримыми [23]. [c.60] На основании анализа этой формулы можно сделать вывод, что в потоке с частицами, имеющими малую скорость витания (малые диаметр и плотность), число соударений выше. Более легкие частицы больше подвержены влиянию турбулентных пульсаций и поэтому в большей степени подвергаются радиальным перемещениям, способствующим взаимным столкновениям. Число ударов твердых частиц о стенку трубы у частиц с малой скоростью витания также будет больше, чем у более крупных и тяжелых частиц. [c.60] Влияние полидисперсности на изменение скоростей отдельных фракций сыпучего материала зависит от концентрации твердой фазы. По мере роста концентрации несмотря на общий рост числа соударений [формула (II. 1)] влияние полидисперсности становится менее ощутимым. При очень высоких концентрациях, например при транспортировании сыпучего материала сплошным потоком, взаимные соударения частиц настолько сблизят скорости отдельных фракций, что скорости движения отдельных частиц станут практически одинаковыми. С другой стороны, при весьма малой концентрации твердых частиц и достаточно большом диаметре подъемника число соударений будет настолько малым, что практически его можно принять равным нулю. [c.61] Косвенным показателем числа соударений транспортируемых твердых частиц является число их ударов о неподвижную поверхность, омываемую потоком. Опытные данные показывают [5, с. 118], что даже при сравнительно крупных частицах (2 мм) и малых расходных концентрациях [3,5 (кг/ч) / (кг/ч) и ниже] на 1 см поверхности, помещенной в восходящий поток, приходится от 300 до 1300 ударов в секунду. [c.61] Порядок величин аналогичен нижнему пределу, полученному в работе [5, с. 118] при исследовании числа ударов частиц о поверхность. Вероятно, это соответствует истине, так как при сравнительно невысокой расходной концентрации [3,5 (кт/ч)/(кг/ч)] число соударений между частицами должно быть меньше, чем число их ударов о неподвижную поверхность. [c.62] Эти уравнения действительны для монодисперсных и уз-кофракционированных сыпучих материалов в таких пределах изменения основных параметров 2,1 с гС 3,7 мм, 1 т 4 (кг/ч)/(кг/ч), 13 у 25 м/с. [c.63] Результаты работы [43] показывают, что частота ударов твердых частиц о стенку вертикальной трубы и скорость горизонтальной миграции частиц увеличиваются при уменьшении диаметра частиц и увеличении скорости транспортирующего потока. В диапазоне массовых расходных концентраций т от 1 до 4 (кг/ч)/(кг/ч) скорость поперечного перемещения частиц практически не зависит от т. Однако увеличение т способствует повышению частоты ударов. Эта зависимость действительна, вероятно, до определенного предела. При поршневом движении сыпучей массы и при пневмотранспорте сплошным потоком характер взаимодействия транспортируемого материала со стенками трубы иной, чем при пневмотранспорте потока с малой концентрацией твердой фазы. Поэтому возможно, что при концентрации твердой фазы, превышающей определенную величину, частота ударов снижается, так как вдоль стенок трубы начинает двигаться сплошной столб сыпучего материала, в котором отдельные частицы перемещаются ограниченно. [c.63] Экспериментально установлено [44], что средняя скорость поперечного перемещения твердых частиц при вертикальном пневмотранспорте полидисперсного материала примерно такая же, как и при пневмотранспорте монодисперсного материала. Таким образом, частота ударов частиц полидисперсной системы снижается по сравнению с монодисперсной системой, а скорость движения частиц в поперечном направлении остается примерно одинаковой. Из этого следует, что число твердых частиц, находящихся в пристенной области и взаимодействующих со стенкой трубы, при пневмотранспорте полидисперсного материала, меньше, чем для монодисперсного материала. [c.64] Приведенные данные работ [43, 44] относятся к участку пневмоподъемника со стационарным режимом. [c.65] В начале разгонного участка твердый материал движется неупорядоченно и не заполняет всего поперечного сечения трубы. При этом взаимодействие твердых частиц со стенкой либо вообще отсутствует, либо носит случайный, единичный характер. По длине разгонного участка интенсивность ударов постепенно возрастает [44]. [c.65] Вернуться к основной статье