ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Течение через круглые и некруглые отверстия из "Псевдоожижение" Первая количественная корреляция данных по уносу была предложена более 20 лет назад Питсбургским Горным Бюро (США). Эксперимент применительно к синтезу искусственных жидких топлив (процесс Фишера — Тропша) проводили с различными катализаторами (по существу, с окисью железа). Кроме того, цроводили опыты с песком и рядом его смесей с катализатором. Диаметр экспериментального аппарата был равен 33,5 мм, псевдоожижение производили воздухом. Ввиду сложности проблемы исследовали только искусственные бинарные смеси, содержащие один крупный и другой мелкий компонент, причем весовое содержание последнего в исходной смеси составляла 20%. [c.559] В точке о изменяется механизм уноса перенос мелочи к верхней границе слоя начинает лимитировать скорость процесса в целом. Концентрацию мелочи в этой точке будем называть критической, а тангенсы углов наклона прямых М —- константами скорости уноса . Попытку связать М с параметрами процесса нельзя считать достаточно успешной, но она стимулировала совершенствование метода обобщения опытных данных другими исследователями. [c.559] Если в опытах не обнаружено влияния высоты (массы) слоя на величину. К, то демонстрировать обратную пропорциональность М ш вряд ли необходимо она неизбежно следует из выражения (XIV,13). — Прим. ред. [c.561] Эксперимент показал, что изменение размера крупных частиц не влияет на константу скорости уноса мелочи. [c.563] Уравнения (XIV,14) и (XIV,16) были успешно использованы для определения скорости уноса из псевдоожиженного слоя высушиваемого угля в аппарате диаметром 4,27 м при скорости газа - 4 м/с, что говорит о надежности корреляции (XIV, 14). [c.563] Цифры на схемах — геометрические размеры, мм. [c.564] Унос твердых частиц в пределах зоны КВСП представляет собой сложное явление, определяемое большим количеством взаимосвязанных факторов. В настоящее время нет еще удовлетворительного объяснения этого явления, весьма важного для проектирования сепарационного пространства. [c.565] Автор главы вместо pg ошибочно записывает — Прим. ред. [c.565] Псевдоожижение в плотной фазе обычно ассоциируется с неоднородными системами, возникающими при использовании газов е качестве ожижающего агента. Для жидкостного псевдоожижения характерны плавное расширение слоя и монотонное увеличение порозности от e f до 1 — в диапазоне от скорости начала псевдоожижения Umf до скорости витания Uf. В случае псевдоожижения газами расширение слоя ограничено и при скоростях, превышающих Unif, появляется фаза пузырей, выделяющихся из плотной фазы и практически не содержащих твердых частиц. С возрастанием скорости газа объем плотной фазы изменяется незначительно, но перемешивание в слое становится более интенсивным и количество газа, проходящего через слой в виде пузырей, повышается. [c.567] Псевдоожиженную плотную фазу можно рассматривать как невязкую капельную жидкость, постулируя, что для каждой частицы сила трения газового потока в любой момент времени уравновешивается силамй тяжести и инерции (таким образом, из рассмотрения исключаются соприкосновение частиц и касательные напряжения ). Если по каким-либо причинам псевдоожижение нарушается, плотную фазу в аспекте ее текучести следует рассматривать как механическую систему отдельных твердых частиц. Свойства этой системы следует выражать в зависимости от таких характеристик текучести, как когезионный фактор, угол внутреннего трения и срезающие усилия. [c.567] Движение псевдоожиженных твердых частиц может происходить через отверстия в стенках аппарата или по вертикальным трубам, связывающим его с рядом стоящими аппаратами. В зависимости от того, происходит ли истечение из отверстий в свободное пространство или в другие псевдоожиженные слои, говорят о свободном или затопленном истечении. Во втором случае два соседних слоя могут находиться в общем сосуде частицы и газ будут перераспределяться между слоями в соответствии с перепадом давлений, устанавливающимся в зависимости от высоты слоев по разные стороны разделяющей перегородки. При движении плотной фазы твердых частиц по вертикальным трубам, связанным с аппаратами для псевдоожижения, мы имеем дело с двцжу-щимися псевдоожиженными системами их результирующая скорость относительно стенок сосуда отлична от нуля, а перепад давления — постоянен. Примеры движения псевдоожиженной плотной фазы через отверстия или по вертикальным трубам легко найти в нефтеперерабатывающей промышленности циркуляция катализатора между реактором и регенератором в установках каталитического крекинга. [c.568] При выгрузке через отверстие в стенке или дне сосуда псевдоожиженный материал принимает форму струи. Последняя на выходе из отверстия очень похожа на струю капельной жидкости независимо от агрегатного состояния ожижающего агента (газ или жидкость). Струи материала наблюдаются и при гравитационном движении массы твердых частиц через горизонтальные отверстия в дне бункеров, содержащих сухие сыпучие материалы. Известно, однако, что через отверстия в боковой стенке сосуда горизонтальное движение твердого материала в последнем случае практически отсутствует и струя никогда не образуется. У псевдоожиженных систем на уровне отверстия поддерживается гидростатический напор, способствующий горизонтальному движению зернистого материала и выгрузке его из аппарата. Условия экспериментального исследования процесса истечения псевдоожиженных систем приведены в табл. XV-1. [c.568] Анализ имеющихся опытных данных показывает, что в диапазоне 1 4 отношение примерно пропорционально первой степени возрастая с уменьшением я Отмечается также определенное вйияние размера твердых частиц увеличение ё в 2 раза сопровождается повышением Qg в 3—4 раза. На рис. XV- , б приводится корреляция данных по истечению газа под напорами до 10 кПа ( — 1000 мм вод. ст.). Данные, относящиеся к напорам до 50 кПа (5000 мм вод. ст.), обнаруживают заметное отклонение от коррелирующей прямой, рсобенно — при значениях Qg/ [А 2gH f) около 4. Как и при истечении твердых частиц, корреляция для газового потока через круглые отверстия справедлива при истечении через щелевые и квадратные отверстия. [c.572] Оба упомянутых явления, а также модель полусферической симметрии потока на входе в отверстие рассматривались при теоретическом анализе горизонтального движения газа и твердых частиц. Однако имеются некоторые различия в методике анализа совместного движения газа и твердых частиц, принятой разными авторами. [c.574] Анализируя уравнение (XV,10), необходимо иметь в виду, что газовый поток относительно твердых частиц вблизи отверстия для некоторых материалов и определенных отверстий находится в переходной области между ламинарным и турбулентным режимами. Возможно, именно поэтому данные по истечению при высоких напорах, соответствующие, следовательно, повышенным относительным скоростям газа, отклоняются от корреляции, основанной на законе Дарси. [c.575] Как видно из рис. ХУ-4, в случае псевдоожижения водой кремниевого песка это соотношение практически соблюдается нри любой порозности слоя. [c.576] Исходя из принятых допущений, с помощью выражений (XV,9) и (XV,12) можно было бы определить скорости истечения твердых частиц и газа по заданным свойствам частиц, высоте псевдоожиженного слоя над отверстием и размеру последнего. В действительности же значения Qs и Qg, рассчитанные из выражений (XV,9) и (XV,12), значительно больше найденных экспериментально следовательно, уравнение (XV,И), будучи справедливым для движения твердых частиц без взаимного трения, не может быть применено в рассматриваемых условиях. [c.576] Зенц предложил корректировать реальный диаметр отверстия, вводя в расчет истечения псевдоожиженной плотной фазы величину — 1,5 й вместо Ьн, как это делается в случае гравитационного движения сыпучего материала это можно рассматривать как учет сжатия струи. Такая корректировка практически целесообразна для отверстий, не очень больших в сравнении с размером частиц она ведет к повышению значений Сг , представленных на рис. ХУ-1 при dнld 40, до уровня 0,5, типичного для больших отверстий и мелких частиц. Было сделано предположение, что газ, фильтруюш ийся через поток движуш ихся твердых частиц, может расширять струю твердого материала, препятствуя, таким образом, ее сжатию. Но данные о скоростях выхода твердых частиц из отверстия свидетельствуют о том, что их кинетическая энергия меньше, чем у однофазного жидкостного потока при том же напоре . [c.577] Результаты экспериментов не полностью согласуются с равенствами (XV, 4) видимо, в некоторых случаях истечение газа может происходить из конической зоны, а не из полусферической. На рис. ХУ-5 (а и б) видно, что вклад различных секторов вблизи отверстия в общий поток твердых частиц различен наиболее велик вклад зон, расположенных вблизи горизонтальной оси. Следовательно, изобарические поверхности не являются круговыми, причем наибольший градиент давления наблюдается в направлении максимальной скорости частиц (рисг ХУ-5, г). В результате снова возникает вопрос, происходит ли (и каким образом) диссипация энергии в результате взаимного трения твердых частиц в потоке через отверстие. За пределами зоны истечения твердые частицы почти неподвижны, и можно заключить, что механизм диссипации энергии за счет трения твердых частиц такой же, как и при гравитационном движении зернистого материала. Разница заключается в том, что в последнем случае перемещение твердого материала вызвано силой тяжести, а в случае псевдоожиженной плотной фазы — действием на твердые частицы газа, выходящего через отверстие. [c.579] Эти положения согласуются с опытными данными по истечению под давлением непсевдоожиженного зернистого материала из горизонтальных отверстий в дне бункеров 1 , данные аппроксимировались уравнением, по существу совпадающим с (XV, ), Причем - 0,1-0,2. [c.579] Вернуться к основной статье