ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Псевдоожижение из "Процессы и аппараты химической промышленности" Зернистый слой, через который движется восходящий поток жидкости или газа, может оставаться при этом неподвижным (фильтрующим) или переходить во взвешенное (псевдоожижен-ное) состояние. Во втором случае частицы слоя перемешиваются, слой их расширяется, становится очень подвижным и уподобляется кипящей жидкости. На рис. 1.38 показаны возможные состояния системы газ — мелкозернистый твердый материал в зависимости от характера движения восходящего потока газа (жидкости) через зернистый слой. [c.64] Структура неподвижного (фильтрующего) слоя отличается Wm, что при небольшой скорости движения потока газа (жидкости) сквозь слой взаимное расположение твердых частиц остается неизменным (рис. 1.38,а). При увеличении скорости потока газа выше некоторого критического значения слой перейдет во взвешенное состояние, причем структура его может быть различной. При сравнительно низких скоростях может быть получен взвешенный слой с равномерным распределением твердой фазы независимо от продолжительности процесса и размеров аппарата. Такой слой называется однородным. Обычно он сравнительно легко организуется при одинаковых размерах и форме твердых частиц (рис. 1.38,6), а также характеризуется отсутствием крупных пузырей газа, проходящих через слой. Таким образом, состояние системы газ — твердые мелкозернистые частицы можно считать однородным только в том случае, если восходящий газовый поток свободен от внешних возмущений. [c.64] Для турбулентного режима течения потока чере слой X = Л/Несл, где А = 150 - -200 и приблизительно равно так называемой константе Козени — Кармана (йк = 150), найденной экспериментально при изучении гидравлики зернистого слоя. [c.64] При движении через слой крупных пузырей наружная поверхность слоя разрывается и группы частиц перемещаются вместе с пузырями по высоте слоя, способствуя интенсивному перемешиванию твердой фазы (рис. 1.38, в). В аппаратах малого диаметра пузыри, образующиеся вблизи газораспределительной решетки, часто сливаются в один большой пузырь, заполняющий все сечение аппарата, и слой частиц, расположенный выше такого пузыря, поднимается вверх как поршень (рис. 1.38,г). Поршни из частиц с достаточно большой текучестью медленно перемещаются вверх, распадаясь на агрегаты частиц, которые вновь падают вниз. При увеличении скорости газа расстояние между поршнями увеличивается, и весь слой пульсирует без изменения структуры потока в поршнях . [c.65] При дальнейшем повышении скорости газового потока, особенно через слои тонкоизмельченных материалов с повышенной текучестью , возникают сквозные прорывы газа и струи газа движутся по образовавшимся каналам как через неподвижный слой (рис. 1.38, ) в условиях неустойчивости всей системы. Разновидностью взвешенного слоя является и так называемый фонтанирующий слой, образующийся при подаче восходящего потока газа в слой через газораспределительную, решетку, площадь которой значительно меньше площади сечения аппарата (рис. 1.38,е). При этом струя газа фонтанирует вдоль вертикальной оси аппарата, увлекая часть слоя вверх. При переходе из конической части аппарата в цилиндрическую скорость газа уменьшается, движение твердых частиц замедляется и они, двигаясь по спирали, осаждаются по стенкам аппарата до самого Дна, где снова подхватываются восходящим потоком газа. [c.65] Метод взвешенного слоя в последние годы широко внедрен в различные отрасли промышленности и, в частности, в ряд процессов химической технологии (адсорбцию и десорбцию, сушку, выщелачивание и экстрагирование, гетерогенный катализ, обжиг, газификацию и т. д.) в качестве прогрессивного технологического метода, обеспечивающего непрерывность взаимодействия газовой (жидкой) среды с зернистым твердым материалом в условиях выравнивания таких параметров процесса, как температура и концентрация. [c.66] В последнее время для улучшения эффективности использования взвешенного слоя в химической промышленности стали развивать следующие направления [4,5] 1) взвешенный слой под давлением и при высоких температурах 2) взвешенный слой в центробеясном поле 3) взвешенный слой с импульсной циркуляцией ожижающего потока 4) виброкипящий, а также 5) фонтанирующий, вихревой слой и т. д. [c.66] Скорость потока при образовании взвешенного слоя. При определении скорости газового (жидкостного) потока следует учесть, что в зависимости от величины скорости ю существуют три режима, характеризующие взаимодействие газового потока и слоя зернистого материала 1) фильтрация (ш к1 кр. 0 2) взвешенный слой (ш дакр. ) 3) унос (ш г(Укр.п) — см. рнс. 1.39. [c.66] При известной порозности слоя е и заданном размере частиц й уравнение (1.113) легко решается относительно Шкр. I. Обычно в момент начала образования взвешенного слоя порозность приближенно равна своему минимальному значению при свободной засыпке слоя для шарообразных частиц (ео 0,4) в пределах 0,35—0,5. [c.67] Здесь Аг = й (ртв — p)g/(v p) — критерий Архимеда 1 екр = Шкр. Id/v — критерий Рейнольдса, рассчитанный по минимальной скорости, при которой слой переходит во взвешенное состояние V — кинематический коэффициент вязкости потока газа (жидкости). [c.67] Определение скорости Шкр. можно также осуществлять с помощью других зависимостей различной степени сложности и точности [5]. [c.67] Следует отметить, что формулы (1.116) и (1.117) можно применять и для расчета стесненного осаждения твердых частиц при разделении суспензий. Обычно порозность неоднородного взвешенного слоя меньше порозности однородного слоя. [c.67] ВОГО потока ш, которая необходима для образования взвешенного слоя из частиц диаметром йч при заданной порозности е 2) минимальный диаметр частиц ч, переходящих во взвешенное состояние при заданной скорости газового потока. [c.68] Скорость уноса. Другим пределом существования взвешенного (псевдоожн-женного) слоя является скорость, при которой зернистый материал выносится из аппарата. Скорость уноса рассчитывается по тем же формулам, что и скорость свободного осаждения или витания одиночной шарообразной частицы. Начало уноса характеризуется следующими условиями 1) расширение слоя достигло предела и движение отдельных частиц не зависит от воздействия соседних частиц 2) частицы не осаждаются и не уносятся газовым потоком, свободно витая в надслоевом пространстве, так как вес каждой частицы уравновешивается силой сопротивления, возникающей при обтекании частицы потоком газа. Незначительное превышение скорости газа над скоростью витания приводит к уносу частицы. Скорость витания является важнейшей характеристикой взвешенного слоя и определяется опытным путем [5]. [c.68] 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 движения используют для перемещения сыпучих, мелкозернистых материалов (пневмо- и гидротранспорт). [c.68] Однородный взвешенный слой наблюдается при следующих условиях 1) плотности ожижающего агента и твердых частиц не слишком сильно отличаются одна от другой 2) средний диаметр частиц мал и, следовательно, скорость аУкр. I сравнительно низка и каждая частица в слое может перемещаться по относительно свободным и однообразным траекториям 3) критерий Фруда Fг = ш /(dчg ) в точке начала взвешенного состояния меньше 1. [c.69] При Рг 1 на поверхности взвешенного слоя не будет бурных всплесков и выбросов агрегатов частиц, а будет заметно только легкое волнообразование ( кипящий слой). [c.69] Если частицы не слипаются, то слой отрывается от вертикально вибрирующей решетки и переходит во взвешенное состояние при условии аы /( — Ь) 1, где а и со — амплитуда и частота вибрации д — ускорение свободного падения Ь = = (Ар/Аро), Аро — давление слоя на газораспределительную решетку Ар — гидравлическое сопротивление слоя при прохождении через него потока газа с суммарной скоростью газа и/е и скоростью вибрации асо. [c.69] Вернуться к основной статье