ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Графический метод анализа систем из твердых частиц и газа, применяемых в промышленных процессах из "Процессы в кипящем слое" Сотрудники компании М. В. Келлог, как и другие инженеры, активно участвуют в развитии приложений техники кипящего слоя к различным промышленным процессам. Однако наиболее существенная часть работ по изучению основ поведения и приме-испию двухфазных систем, состоящих из газа п твердых частиц, связана с эксплуатацией установок каталитического крекинга Б паровой фазе, где реа.лизуется почти каждая пз областей двухфазного потока. [c.73] Другие возможные случаи, когда жидкость движется вниз навстречу поднимающимся вверх частицам (такие движения могут возникнуть в системах, где жидкость имеет более высокую плотность, чем частицы, или где применяются методы механического перемещения частиц), в настоящем обсуждении не затрагиваются. Будут рассмотрены лишь три другие возможности, появляющиеся в условиях, где силами, действующими на частицу, являются си.ла тяжести, тренио газа или жпдкости и трение частиц. [c.74] Л — обычные системы частиц и газа В — обычные системы частиц и жидкости. I — однородные системы II — неоднородные системы. 1 — плотная фаза 3 — ядерное движение З — поритневые движения 4 — днсиергирохзанная фаза. [c.75] С целью рассмотрения наиболее распространенных случаев неидеальных систем так называемая фазовая диаграмма будет построена прежде всего для систем, состояш их из газа и частиц и находящихся в трубках относительно небольшого диалютра (150 мм). [c.76] На фазовой диаграмме в вертикальном направлении откладывается перепад давления па единицу длины трубки в зависимости от скорости газа по отношению к ее стенкам (рассчитанной на свободное сечение трубки). Каждая линия проводится для постоянного расхода частиц через трубку в единицу времени. [c.76] Правая верхняя область диаграммы на рис. 4, соответствующая восходящему движению газа относительно стенок трубы более детально изображена на рис. 5. [c.78] В точке В потери напора становятся равными весу частиц в единичном сечении трубки. Частицы взвешиваются газовым потоком и гипотетически должны оставаться неподвижными, если будет убрана решетка. Однако этому соответствуют средние условия скорость может изменяться в горизонтальном направлении трубки, и частицы будут опускаться в местах, где скорость минимальна, т. е. у стенок [71]. Точке В соответствует критическая скорость перехода от неподвижного слоя к кппяш,ему. [c.79] При дальнейшем увеличении скорости газа (выше критической) количество частиц между точками Р-—Р уменьшается, поэтому уменьшаются потери напора па единице высоты слоя (вдоль кривой ВВ), хотя обш,пе потери напора в слсе остаются постоянными. Прп скорости потока, превышаюш,ей критическую, избыток газа сверх количества, необходимого для первоначального движения частиц, проходит через слой в виде ядер. По мере приближения скорости к величине, соответствуюш,ей точке О, число газовых ядер увеличивается, а размер ядер в результате объединения их нри движении возрастает. В литературе приведены различные методы расчета линии ВО [29, 49, 50, 70]. [c.79] Наконец, в точке О ядра увеличиваются до таких размерен, что их диаметр становится равным диаметру аппарата еш,е до того, как они выйдут из слоя, п, таким образом, создаются газовые пустоты, двпжуш,иеся вслед за небольшими колопкамп твердых частиц. В верхней части слоя частицы ссыпаются по газовым ядрам к стенкам трубки. Каждые несколько секунд через верх сл( я прорываются ядра, но все еще отсутствует направленный поток частиц. Точка, которая соответствует началу поршневых движений, может быть найдена либо по диаграммам, аналогичным диаграмме на рис. 3, либо из исследований по увеличению размеров газовых ядер, проведенных несколькими авторами [15,53, 72], и из физических критериев, характеризующих текучесть порошка [11 24,68]. [c.79] При экспериментах в трубках большого диаметра с использованием воздуха и в трубках небольшого диаметра с использованном жидкости было показано, что для возможности расчета равновесной скорости общ епрннятую зависимость Стокса — Ньютона для определения коэффициента сопротивления [46] следует дополнить членом, характерпзуюш им степень турбулентности или профиль скоростей потока. Классический коэффициент сопротивления определен из экспериментов по свободному падению или осаждению в неподвижной жпдкости. Скорость в точке Р является равновесной скоростью, которая зависит не только от физических характеристик частиц п газа, по также от характера движения и от степени турбулентности потока. [c.80] В литературе имеется значительная информация о влиянии искусственной турбулентности па коэффициент сопротивления в аэродинамических трубах [28, 30, 35, 36] различия между равновесной скоростью п скоростью витания [37, 59] определялись в случаях движения частпц угля в воде [43, 55, 58] и в случаях осаждения частиц в турбулентном потоке [10, 25, 27]. Эксперименты в пределах, представляющих интерес для проектирования транспортных линий на установках каталитического крекинга в кипящем слое, требуют громоздкого и дорогостоящего оборудования, поэтому наибольшее число данных такого рода было получено не При лабораторных исследованиях, а в промышленных условиях [73]. Наряду с учетом турбулентности, которая возникает прежде всего в трубах значительного диаметра, необходимо также вводить поправку Ладенбурга [45] на влияние стенок в небольших трубках, где отношение диаметра частицы к диаметру трубки становится значительным по величине. [c.80] В точке Р потери нанора на единицу длины трубки определяются трением газа о стенки сопротивление единственной частицы очень мало и им можно пренебречь. Таким образом, точка Р попадает па кривую ОЕРС, которая характеризует потери давления при трении газа о стенки пустой трубки. [c.80] Если скорость становится несколько ниже величины, соответствующей точке Р, возможно увеличение концентрации частиц, распределяющихся по трубке в виде однородной фазы. При этом потери напора резко возрастают, чему соответствует. пиния PH на рпс. 5. [c.80] Вернуться к основной статье