ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Потеря устойчивости продуваемого стационарного зернистого слоя из "Аппараты с кипящим зернистым слоем" Стационарный зернистый слой можно рассматривать как сплошную среду с определенными механическими характеристиками (напряжениями, деформациями, модулями), типичными для сплошных упругих тел до тех пор, пока он не потеряет внутренней устойчивости [1, 2, гл. 1]. [c.14] На глубине h множитель 0,3 / а/Е 0,3 У yJE при h = =- 0,1 м имеет порядок 10 , что подтверждается уменьшением скорости распространения звука в сыпучей среде Е1р в У 1000 30 раз по сравнению со скоростью звука в сплошном твердом теле. [c.15] В процессе засыпки зернистого материала в вертикальную трубу происходит сжатие и некоторое смещение нижележащих слоев относительно стенок трубы и на границе с последними возникают поверхностные силы трения т (рис. 1.2). Значение последних зависит от различных случайных факторов и всей предыдущей истории насыпного слоя [4], а направление может зависеть от характера внешних усилий, действующих на слой. Так, если дно засыпаемой трубы представляет собой свободно перемещающийся поршень (рис. 1.2, б) и к нему прикладывают вертикальную силу Fbh. превышающую массу поршня и слоя, то силы поверхностного трения т будут направлены не вверх, как на рис. 1.2, а, а вниз. С увеличением эти силы статического трения начинают возрастать до предельно возможного значения Хпред = Дог, когда поршень начнет проталкивать слой вверх (/ — коэффициент трения сыпучей среды о стенки трубы). [c.15] Таким образом, с ростом высоты засыпки Н давление на дно аппарата возрастает лишь до Я D n, а затем остается почти постоянным и не зависящим от Н. [c.16] В крупных промышленных аппаратах при Н все эти эффекты играют малую роль и эпюра распределения напряжений по высоте в соответствии с (1.1) практически линейна, как это показано на рис. 1.2, в. [c.17] Если эта сила превысит максимальную статическую силу трения слоя о стенки x nAL, то продуваемая пробка начнет продвигаться вдоль трубы, т. е. возникнет горизонтальный пневмотранспорт сыпучего материала в режиме типа пневмопочты. [c.17] 8) следует, что локальная сила, действующая со стороны потока на единицу объема зернистого слоя Допр = A/j5/5AL = = Api AL, равна градиенту давления. В случае восходящего потока она вычитается из веса этой единицы объема y = png и ослабляет давление вышележащих частиц на нижележащие. Соответственно, уменьшается деформация зерен в месте контакта и площадь их соприкосновения. С ростом скорости потока по достижении равенства /сопр = Ун частицы перестают давить друг на друга и для округлых частиц площадь их соприкосновения должна стать равной нулю ( точечные контакты). [c.17] Аналитически проблему внутренней потери устойчивости сыпучей среды под действием объемных сил со стороны пронизывающего ее потока решали Гупало и Черепанов [7 ], рассмотревшие с использованием условия (1.3) ряд случаев для плоских и осесимметричных потоков. [c.18] Для конических аппаратов, сужающихся кверху, а также цилиндрических при больших перепадах давления и связанным с этим падением плотности газа линейная скорость потока и создаваемая последней объемная взвешивающая сила растут снизу вверх. В результате потеря устойчивости и переход в псевдоожиженное состояние наступает сначала в верхней части слоя, а при дальнейшем увеличении скорости потока поверхность раздела между неподвижным и кипящим слоем перемещается вниз до тех пор, пока она не достигнет газораспределительной решетки и весь слой не станет псевдоожиженным. [c.18] В аппаратах с расширяющимся кверху сечением скорость потока и объемная взвешивающая сила уменьшаются по высоте слоя и условие (1.3) первоначально достигается в нижней части слоя у газораспределительной решетки, где возникают разрывы (каверны). [c.18] Практически, однако, в аппаратах постоянного сечения неоднородности слоя относительно малы и хотя локальное псевдоожижение в отдельных участках начинается несколько ранее достижения критического условия (1.9), рассчитанного по среднему удельному весу -ун, но оно лишь ппиводит к более равномерному распределению зерен. Равенство (L9) поэтому является практически реально основным условием перехода стационарного слоя в псевдоожиженное состояние. [c.19] Описанный анализ потери устойчивости продуваемого зернистого слоя с использованием методов теории упругости сплошных сред применим лишь в случае не слишком полидисперсных систем. При отношении диаметров максимальных и минимальных зерен i max/iimin —20 становится существенной большая подвижность мелких зерен в промежутках между крупными. [c.19] В динамике грунтов [8] различают два основных типа потери устойчивости и при фильтрации выпор, т. е. переход всего слоя в целом в псевдоожиженное состояние, и суффозию, т. е. вынос фильтрационным потоком из толщи грунта наиболее мелких частиц, в то время как более крупные остаются на своих местах. [c.19] Пунктир — усредненная кривая. [c.20] Вернуться к основной статье