ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Образование взвешенного слоя из "Взвешенный слой в химической промышленности" Законы движения неоднородных систем газ — мелкозернистый твердый материал имеют большое значение для практического решения многих инженерных задач, связанных с выбором скорости газа, расчетом потери напора в слое измельченного материала, определением высоты слоя, его порозности и т. д. [c.7] Взвешенный слой часто называют псевдоожиженным, так как масса мелкозернистых твердых частиц в восходящем потоке газа (обычно воздуха) в результате непрерывного перемешивания приходит в легкоподвижное состояние, напоминая кипящую жидкость. [c.7] Восходящий поток газа проходит через слой твердых частиц, прокладывая в нем узкие каналы (каналообразование) или образуя пузыри, иногда увеличивающиеся до таких размеров, что находящийся над таким пузырем слой поднимается вверх как бы под действием поршня (поршнеобразование). Иногда крупные пузыри газа проскакивают (барботируют) через слой, увеличивая внешнее сходство системы с кипящей жидкостью. В том случае, когда пузыри газа малы, неоднородную систему газ — мелкозернистый твердый материал часто называют кипящим слоем. [c.7] Возмолсные состояния неоднородной системы газ (жидкость) — мелкозернистый твердый материал, возникающие в зависимости от характера движения газа через слой твердой фазы, показаны на рис. 1. Во всех этих случаях газ движется в направлении, противоположном действию силы тяжести. [c.8] При увеличении скорости ожижающего потока можно добиться возникновения однородного взвешенного слоя (рис. 1,6). Обычно основным условием достижения однородности являются одинаковые форма и размеры твердых частиц. Однородность характеризуется постоянством концентрации твердой фазы во всех точка.х слоя независимо от времени и от размеров аппарата. [c.8] Если восходящий поток газа при взаимодействии со слоем твердой фазы образует крупные пузыри, то они разрывают поверхность слоя (рис. 1,в) и выбрасывают вверх группы твердых частиц. Число этих частиц не постоянно во времени. [c.8] Взвешенный слой в условиях каналообразования не устойчив, однако можно добиться его устойчивого состояния, добавив в слой небольшое количество более крупных частиц. [c.9] Если вводить поток газа в слой твердых частиц через решетку, площадь которой значительно меньше площади сечения всего аппарата, то можно получить так называемый фонтанирующий слой (рис. 1,е). Твердые частицы взаимодействуют с потоком газа сначала в фонтанирующей струе, движущейся вдоль вертикальной оси аппарата. Затем начинается осаждение частиц, так как скорость газа уменьшается при переходе из конической части аппарата в цилиндрическую и полет частичек тормозится действием силы тяжести. Частицы сползают, двигаясь спиралью, по стенкам аппарата, перемещаются по конической поверхности к газораспределительной решетке, где снова подхватываются потоком газа. [c.9] Во всех описанных случаях взвешенный слой организуется в аппаратах цилиндрической, прямоугольной или конической формы с газораспределительным устройством (решеткой) в нижней их части. Решетка служит как для равномерного распределения газового потока в слое, так и для предотвращения просыпания частиц твердого материала. [c.9] Газораспределительное устройство оказывает влияние на структуру и другие характеристики взвешенного слоя, однако существуют аппараты со взвешенным слоем мелкозернистого материала (сушилки, стволы пневмотранспорта), в которых отсутствуют газораспределительные решетки. Такие аппараты обычно работают в гидродинамическом режиме, обеспечивающем вынос материала из аппарата в струе восходящего газового потока. [c.9] При создании взвешенного слоя из твердых частиц различного размера, но одинаковой формы, либо одинакового размера и формы, но различной плотности, наблюдается разделение слоя, причем более крупные или более тяжелые частицы оказываются внизу, а более мелкие или более легкие-—вверху (рис. 2). Чем мельче или легче частицы, тем больше они удалены от нижней части аппарата. Слой, состоящий из мелких частиц, всегда будет более рыхлым , чем слой из крупных частиц того же материала (при пропускании потока газа с одинаковой скоростью). [c.9] Неоднородная система газ (жидкость) — твердый материал в условиях взвешенного слоя характеризуется постоянным и непрерывным изменением скоростей движения газовых струй и твердых частиц. Движение газового потока через слой твердых частиц сопровождается потерей напора Ар (гидравлическим сопротивлением). [c.10] Для области существования взвешенного слоя перепад давлений Ар (до и после слоя) равен весу частиц мелкозернистого материала, приходящемуся на единицу площади поперечного сечения аппарата. При дальнейшем увеличении скорости газа слой разрушается и начинается унос частиц потоком газа из аппарата. [c.11] Скорость газа, соответствующая началу перехода слоя твердых частиц во взвешенное состояние, называется первой критической скоростью ( кр, I, рис. 3). В реальных слоях, состоящих из частиц различных размеров и формы, обычно можно наблюдать не одну критическую скорость, а область критических скоростей, в которой происходит переход от неподвижного слоя к взвешенному. Эту область скоростей определяют экспериментально. [c.11] После образования взвешенного слоя гидравлическое сопротивление слоя практически останется постоянным (наибольшие отклонения от Ар = onst, составляющие 10%, наблюдаются для крупнозернистых материалов), поскольку вес слоя не меняется. [c.11] При дальнейшем увеличении скорости газа (точка С на рис. 3) начинается унос твердых частиц из аппарата. Началу уноса соответствует вторая критическая скорость Шкр.п (скорость уноса). [c.11] Таким образом, область существования взвешенного слоя ограничивается первой (начала существования взвешенного слоя) и второй (уноса) критическими скоростями газового потока. [c.11] Следует отметить, что в том случае, когда слой состоит из большого числа фракций частиц различных размеров (т. е. является полидисперсным), значение аУкр.1 для крупных частиц оказывается больше кр.н для самых мелких частиц. Другими славами, унос мелких частиц из слоя наступит раньше, чем крупные частицы перейдут во взвешенное состояние. [c.11] Начало уноса или разрушения взвешенного слоя, состоящего из частиц одинакового размера, приближенно соответствует скорости потока газа-, равной скорости витания единичной частицы. [c.12] При уносе движение твердых частиц в слое перестает быть хаотическим. Частицы ориентируются в направлении восходящего потока газа и начинают перемещаться по аппарату снизу вверх. Такой режим часто используют для перемещения сыпучих мелко-измельченных материалов (пневмотранспорт ). [c.12] Вернуться к основной статье