Fluiditatea dinamică a straturilor fluidizate

Fluiditatea dinamică a straturilor fluidizate

In procesele de inginerie chimice primit interacțiune pe scară largă a gazelor și lichidelor cu materiale granulare solide, în timpul cărora particulele solide dobândesc mobilitate în raport cu altele prin schimbul de energie cu curentul în mișcare. O astfel de stare a particulelor solide este numită "pat fluidizat" în legătură cu o asemănare externă cu comportamentul unui lichid de picurare. Patul fluidizat ia forma vasului care conține (aparat), suprafața sa este orizontală, corpul având o densitate mai mică decât patul fluidizat plutesc în acesta, ca majoritatea - chiuveta. În plus, există alte proprietăți ale patului fluidizat, caracteristice lichidelor: fluiditate, vâscozitate, tensiune superficială.







Aplicarea largă a fluidizării în inginerie se datorează unui număr de factori pozitivi. Particulele solide în stare fluidizată datorită fluidității pot fi deplasate de-a lungul conductelor, ceea ce permite desfășurarea în mod continuu a multor procese discontinue. Este deosebit de avantajos utilizarea unui pat fluidizat pentru procedee a căror viteză este determinată de rezistența termică sau de difuziune în faza gazoasă. Aceste rezistențe în condiții de fluidizare scad în zeci și uneori chiar sute de ori, iar viteza procesului crește în consecință.

Datorită amestecării intense a particulelor solide în patul fluidizat, câmpul de temperatură este practic egalat, se elimină posibilitatea supraîncălzirii locale și a perturbărilor asociate în cursul mai multor procese tehnologice.

Împreună cu meritele patului fluidizat, anumite inconveniente sunt, de asemenea, inerente. Astfel, datorită mișcării intensive a particulelor solide, egalizarea temperaturilor și a concentrațiilor în strat duce la o scădere a forței motrice a procesului. Posibilitatea unei descoperiri în cantități semnificative de gaze fără contact suficient cu particulele solide reduce randamentul produsului țintă. Factorii negativi ar trebui să fie și considerați uzura particulelor solide, eroziunea echipamentului, apariția unor încărcări semnificative de electricitate statică, necesitatea instalării unor dispozitive puternice de curățare a gazelor după aparatul cu pat fluidizat.







Unele dintre aceste deficiențe pot fi eliminate prin proiectarea rațională a dispozitivului.

Aparatele cu pat fluidizat sunt utilizate pentru deplasarea și amestecarea materialelor libere, pentru efectuarea proceselor de ardere, schimb de căldură, uscare, adsorbție, catalizator și alte procedee.

Esența hidrodinamică a procesului de fluidizare este după cum urmează. Dacă printr-un pat de particule solide dispuse pe aparatul de susținere grilaj perforat trece fluxul de agent de fluidizare (gaz sau lichid), starea stratului este diferit în funcție de viteza de curgere (fig. 2.19).

Când debitul crește lin de la zero la o anumită valoare critică există un proces de filtrare convențional în care particulele solide rămân staționare. Procesul grafic fluidizării (Fig. 2.20) se numește fMâfcarefi curba care exprimă dependența diferenței de presiune statică în patul de material granular și pulverulent pe viteza uplink agent fluidizant AB corespunde unui proces de filtrare.

În cazul dimensiunilor reduse ale particulelor și a ratelor scăzute de filtrare, regimul de curgere al agentului din strat este laminar, iar segmentul AB este o linie dreaptă. Pentru particulele mari la viteze suficient de ridicate ale agentului de fluidizare, scăderea presiunii cu viteză crescătoare crește în mod neliniar (pentru regimurile tranzitorii și turbulente).

Pentru procesul de filtrare, rezistența hidraulică este determinată de formula (2.11)

iar criteriul Reynolds este calculat prin formula

Trecerea de la procesul de filtrare la starea de fluidizare corespunde curbei de fluidizare a vitezei de fluid (gaz), numită viteza de pornire a fluidizării. La momentul inițial de fluidizare, masa materialului granular pe unitatea de suprafață a secțiunii transversale a aparatului este echilibrată de forța rezistenței hidraulice a stratului:

unde - masa materialului din strat și suprafața secțiunii transversale a aparatului, respectiv.

Luând în considerare forțele arhimedeene care acționează asupra particulelor stratului, această expresie poate fi reprezentată în formă







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: