Хидродинамиката на кипящ слой
В инженерни процеси химически получил широко взаимодействие на газове и течности с твърди гранулирани материали, по време на който твърдите частици придобиват подвижност спрямо друг чрез обмен на енергия с движещ се поток. Такова състояние на твърди частици, наречени "кипящ слой" поради приликата на поведението на капчицата. Кипящия слой е под формата на съда, съдържащ (апарат), неговата повърхност е хоризонтална, като тялото има по-ниска плътност от кипящия слой плава в нея, като най - мивка. Освен това, има и други свойства на кипящия слой, типични за течности: течливост, вискозитет, повърхностното напрежение.
Широкото използване на флуидизация в областта се дължи на редица положителни фактори. Твърдите частици в кипящ състояние поради стреса може да бъде преместен през тръбите, което позволява много процеси на партиди извършват непрекъснато. Особено благоприятно прилагането на процеси с кипящ слой за скоростта на които се определя чрез термична или дифузия устойчивост в газова фаза. Това съпротивление при понижено флуидизация в десетки, а понякога и стотици пъти и скорост на процесите се увеличава съответно.
Интензивното смесването на твърдите частици в кипящия слой, областта на температура по същество подравнени, елиминира възможността за локално прегряване и разстройства, свързани в рамките на няколко технологични процеси.
Наред с предимствата на кипящия слой се характеризира с някои недостатъци. По този начин, поради интензивното движение на частици изравняване на температурите и концентрации в слой води до намаляване на движещата сила на процеса. Възможността за пробив на значителни количества газ без достатъчен контакт с твърди частици намалява добива. Негативните фактори също трябва да се считат за твърди частици се носят, апарати ерозия, настъпването на значителни електростатични заряди, трябва да инсталирате мощен пречистване на отпадъчните газове след апарат с кипящ слой.
Някои от тези недостатъци могат да бъдат елиминирани рационален дизайн на устройството.
Апарати за кипящ слой се използват за преместване и смесване насипни материали за печене процеси, топлина трансфер, сушене, адсорбция, каталитични и други процеси.
Хидродинамично характер на процеса на флуидизация е както следва. Ако през слой от твърди частици, разположени върху поддържащ апарат перфорирана решетка преминава поток на флуидизиращото вещество (газ или течност), състоянието на слоя е различен в зависимост от скоростта на потока (фиг. 2.19).
Когато скоростта на потока се увеличава плавно от нула до определена критична стойност има конвенционален процес на филтрация в който твърдите частици остават стационарни. Процесът на графика флуидизация (фиг. 2.20) се нарича флуидизация и кривата експресиращи зависимостта на разлика статичното налягане в леглото на гранули и прахообразен материал на скоростта на връзката нагоре на флуидизиращото вещество AB съответства на процес на филтриране.
В случай на малък размер на частиците и ниска скорост на потока режим на филтриране агент в слоя и сегмент ламинарен AB е права линия. За по-големи частици в достатъчно високи скорости на скоростта на флуидизиращия агент увеличава увеличава капка налягане линейно (за преходните и турбулентни режими).
За съпротивлението на потока на процеса на филтриране се определя от (2.11)
и броят на Рейнолдс се изчислява по формулата
Преходът от процеса на филтриране съответства на състояние на флуидизация на флуидизиране крива течност скорост (газ), известен като започва флуидизация скорост. В началния момент на флуидизация маса от гранулиран материал за единица площ на напречното сечение на устройството е базирана на силата на хидравличното съпротивление на слоя:
където - масата на материал в леглото и площта на напречното сечение на устройството, съответно.
С оглед на силите на плаваемост, действащи върху слой на частиците, този израз може да се запише като
Свързани статии