ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Системы с разбавленной фазой. Ч. Я. Вен, Галли (США) из "Псевдоожижение" При любом из перечисленных выше видов движения систем одинаковым скоростям скольжения будет соответствовать одинаковая порозность для данных твердых частиц и ожижающего агента. В случае движущихся псевдоожиженных систем градиент-давления составляет Ар/Н = (1 — е) g рз —Р/)- Для непсевдо-он иженных движущихся слоев при известных (и — г ) и е градиент Ар/Н должен определяться по обычным формулам для неподвижных зернистых слоев. Анализируя экспериментальные данные, нужно, однако, иметь в виду, что в противоположность поведению механически поддерживаемых слоев, для незаторможенных систем существуют известные пределы порозности. В случае противотока с подачей твердого материала сверху это означает, что рабочая зона ограничена кривой захлебывания. [c.586] Поведение вертикальных слоев ряда жидкостных систем с твердыми частицами согласуется с теорией соответствие распространяется и на некоторые системы газ — твердые частицы. [c.586] Показано что результаты, полученные при нисходящем движении одинаковых по размеру стеклянных шариков в трубе диаметром 25 мм согласуются с корреляциями для однородных периодических систем — при реальных значениях давления и скорости скольжения на любом уровне в трубе. Это было подтверждено для систем газ — твердые частицы как при прямотоке, так и при противотоке. Устаповлено, что в последнем случае повышение скорости газа в основании трубы приведет к нарушению потока твердых частиц и освобождению от них нижних участков трубы. Можно считать, что наступает захлебывание — переход от системы, ограниченцой снизу, к свободной с высокими скоростями восходящего газового потока. [c.586] При движении тонких порошков теория, описывающая движение идеальных систем, становится неприменимой из-за игнорирования сил взаимодействия частиц. Примером может служить нисходящий прямоток газа и твердых частиц и С V). Давление газа возрастает вдоль трубы в направлении сверху вниз, поэтому скорость его и относительно стенок трубы понижается и соответственно разность и — и) увеличивается можно было бы ожидать соответственного повышения е. В действительности же изменение давления таково, что скорее можно говорить об уменьшении г. [c.586] На верхних участках трубы наблюдаются непрерывный рост давления и его градиента, достаточный для достижения псевдоожиженного состояния. В пияших зонах трубы давление изменяется в противоположном направлении, что можно объяснить большим понижением у, нежели и, вызывающим инверсию скорости скольжения и изменение знака градиента давления. Как было выяснено ранее, порозность тонких порошков при их движении может изменяться в широких пределах между ernf н ть- Этого не происходит при движении крупнозернистых материалов, для которых ,nf ть и плавное псевдоожижение возможно в более ограниченном диапазоне изменения плотностей слоя. [c.587] Непостоянство порозности в псевдоожиженном состоянии было продемонстрировано 27,28 при изучении характеристик движения тонких порошков широкого гранулометрического состава (микросферический алюмосиликатный катализатор). [c.587] В циркуляционной системе Коябашьяна исследуемый участок был выполнен из вертикальной стеклянной трубы диаметром 25 мм расход твердого материала регулировали коническим клапаном в основании аппарата. Ямамото 8 использовал аппарат периодического действия, питавший исследуемую трубу диаметром 12 мм. [c.587] Но главное отличие состояло в том, что Ямамото расположил в основании трубы специальное устройство для аэрации по-рошкообразного материала. [c.587] Оба исследователя наблюдали перех од от псевдоожиженного к слабо псевдоояш-женному или непсевдоожиженному движущемуся слою и инверсию перепада давления. Движущийся псевдоожиженный слой, формировался в верхней части трубы, где градиент давления был для этой цели достаточным. Процесс протекал плавно, в об щем с равномерным распределением частиц, опускавшихся по трубе. По-видимому, движение частиц сопровождалось перемешиванием, по не столь бурным, чтобы можно было говорить о турбулентном потоке скорее оно было ближе к ламинарному. Однако, на нижних участках трубы нисходящее движение частиц приобретало скачкообразный характер. Рассчитанная по перепаду давления концентрация твердого материала рр изменялась от 0,7 г/см в верхней части трубы до 0,85 г/см в ее основании. [c.587] Как показано на рис. ХУ-7, при аэрации слоя оказалось возможным распространить зону движущегося псевдоожиженного слоя на большой участок исследуемой трубы. Чрезмерная аэрация приводила, однако, к возникновению рыхлого высокоскоростного потока. Для него были характерны высокие расходы твердого материала при практическом отсутствии градиента давления здесь опять система переходит из заторможенной в основании в свободно движущуюся. [c.587] Являются ли силы трения между частицами и со стенками трубы причиной нарушения псевдоожижения или его следствием, пока неясно. Возможно, что при нарушении псевдоожижения, возникающего на стенках трубы, действие этих сил распространяется на некоторый ее участок, приводя к выжиманию газа и образованию более компактной плотной фазы. Последнее явление, в свою очередь, вызывает увеличение сил трения, на стенках. [c.587] Внутренний диаметр исследуемой трубы 12 мм система воздух алюмосиликатный катализатор средний размер твердых частиц 64 мкм, плотность 2 г/см 1 — аппарат с псевдоожиженным слоем 2 — насадок 3 — патрубок для отбора давления 4 — ввод воздуха на аэрацию 5 — конический клапан. [c.587] Любое малое препятствие на пути потока вызывает перераспределение твердых частиц. Показано что пе только конический клапан, регулирующий расход твердых частиц в основании трубы диаметром 12 мм, но даже короткий участок шероховатого резинового шлапга того же диаметра, присоединенного к трубе снизу, может затормозить движение частиц, нарушить псевдоожижение и вызвать уплотнение слоя в основании трубы. Так, расход твердого материала в трубе диаметром 12 мм уменьшился от 7500 г/мин в случае перемещающегося полностью псевдоожиженного слоя до 200 г/мин после присоединения резинового шланга и образования в нижних зонах трубы движущегося слоя (с инверсией перепада давления). [c.588] Таким образом, в трубах данного диаметра может образоваться свод при работе с тонкими порошками, но не со стеклянными шариками. Дело в том, что угол трения и, в особенности, когезионный фактор для порошков больше, чем для шариков, из-за сильного влияния адгезионных сил в случае очень мелких частиц. Кроме того, плотные фазы из тонких порошков характеризуются различными порозностями уплотнение может оказаться критическим и привести к прекращению потока в трубе данного диаметра из-за возрастания с, не компенсируемого в выражении (XV, 25) достаточным увеличением массы материала в единице объема рр. [c.588] Влияние сил взаимодействия твердых частиц на механизм нарушения псевдоожижения тонких порошков и эмпирический подход к технике его восстановления путем аэрации делают невозможным установление связи между параметрами процесса. Отмечается 8 неудовлетворительная воспроизводимость опытных данных. Характер движения плотной фазы помимо того, что он связан с конкретной аппаратурой и условиями процесса, зависит еще от характеристик твердых частиц, влияющих на силы взаимодействия между ними (плотность, форма, размер или гранулометрический состав и влажность). Следовательно, в лучшем случае заранее можно рассчитать диапазон расходов твердого материала, характерных для данной трубы. [c.588] В конце 40-х годов университетом Западной Вирджинии в сотрудничестве с Горным Бюро США был разработан питатель для аппаратов с псевдоожиженным слоем, способный регулировать непрерывный приток концентрированной смеси порошкообразного угля с газом в опытный газогенератор. Питатель рис. XVI-1) включает сосуд с псевдоожиженным слоем и линию по которой порошкообразный уголь отводится в малых количествах для питания газогенератора. [c.591] В дальнейшем техника дозирования псевдоожиженных систем была использована для исследования движения плотных смесей газ — твердые частицы главным образом —- сопротивления горизонтальных трубопроводов, скоростей газа и твердого материала, а также влияние диаметра трубы, расходной концентрации и т. д. см. табл. XVI-1). [c.591] Во многих процессах с псевдоожиженным слоем необходимо подавать или отводить заданные количества зернистых материалов. Процессы с псевдоожиженным слоем часто протекают под давлениями выше атмосферного, что затрудняет или даже исключает возможность герметизации механического питателя. Чтобы обойти эти затруднения, целесообразно применять питатель с псевдоожиженным слоем и пневматический транспорт в плотной фазе без участия движущихся деталей. Добавим, что расход транспортирующего газа в этом случае невелик. [c.591] Ниже будут рассмотрены вопросы гидродинамики и особенности движения смесей газ—твердые частицы, главным образом в аспектах, наиболее важных для практического использования. Хотя до настоящего времени выполнено значительное число работ по изучению природы рассматриваемых гетерогенных потоков, есть множество проблем, требующих еще исследования, прежде чем мы сможем с уверенностью рассчитывать движение систем газ—твердые частицы, полностью базируясь на принципах гидромеханики. [c.593] Будут также затронуты следующие вопросы контроль и регулирование потоков газ—твердые частицы, расчет дутьевых устройств включая их мощность), статическое электричество и т. д. — все то, что существенно в технологических процессах, использующих потоки газ — твердые частицы. [c.593] Вернуться к основной статье