Физические основы псевдоожижения

АППАРАТЫ С ПСЕВДООЖИЖЕНЫМ СЛОЕМ. ПЕРЕМЕШИВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

ЛАБОРАТОРНАЯ PAБOTA №8.

Цел|ь работы: Изучение принципа работы и конструкций аппаратов с псевлоожиженным слоем и перемешивающих устройств.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить принцип работы и конструкции аппаратов с псевдоожиженным слоем и перемешивающих устройств.

2. Подготовить краткое описание принципа работы и устройства изучаемого оборудования.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Основное содержание работы

Псевдоожмженным называют такое состояние двухфазной системы твердые частицы-газ (или жидкость), которое характеризуется перемещением твердых частиц относительно друг друга за счет подвода энергии от какого-либо источника. Псевдоожиженная система, возникшая под воздействием сжижающего агента, получила название псевдоожнуенного, или кипящего, слоя, так как этому слою присущи многие свойства капельной жидкости.

Псевдоожиженный слой образуется при восходящем движении сжижающего агента через слой зернистого материала со скоростью, позволяющей поддерживать слой материала во взвешенном состоянии.

За последние десятилетия процессы в псевдоожиженном слое получили широкое распространение во многих отраслях промышленности. В псевдоожиженном слое проводятся процессы смешивания, транспортировки,

классификации сыпучих материалов, теплообмена, сушки, например зерна, адсорбции и др.

Рассмотрим образование псевдоожиженного слоя. В вертикальном аппарате (рис. 1), снабженном поперечной перфорированной газораспределительной решеткой, помешен слой тонкодисперсного твердою матерная». Ожижающий агент — газподается в нижнюю часть аппарата под газораспределительную решетку. Перепад давления в слое измеряется дифференциальным манометром.

Состояние двухфазной системы наглядно изображается в виде кривом псевдоожижения. Эта кривая выражает зависимость перепада давления в слое ∆р от скорости ожижающего агента v.

∆р/Но =f(v), где Но— высота неподвижного слоя, м.

При невысоких скоростях газа слой зернистого материала на решетке остается неподвижным, происходит фильтрация газа через слои (кривая ОК на рис. 2). С увеличением скорости газа перепад давления в слое возрастает, и в определенный момент масса зернистого материала в слое уравновешивается гидродинамическим давлением потока газа — наступает гидродинамическое равновесие. В условиях гидродинамического равновесия начинается взаимное пульсационное перемещение частиц. Излом в точке K1 соответствует переходу неподвижного слоя в псевдоожиженное состояние. Абсцисса точки К1 определяет скорость газа, при которой начинается псевдоожижение, а ордината — перепад давления в этой точке. Скорость газа (жидкости) V_o, при которой слой зернистого материала переходит в псевдоожиженное состояние, называется скоростью начала псевдоожижения. При дальнейшем увеличении скорости газа слой расширяется, интенсивность перемешивания частиц возрастает, но перепал давления остается постоянным.

Рис. 1 Аппарат для псевдоожижения:

Аппарат для псевдоожижения:

1 — корпус; 2 — перфорированная решетка; З — манометр

Рис. 2 Кривая псевдоожижения.

При определенной так называемой второй критической скорости V_в, или скорости уноса, гидродинамическое равновесие нарушается. Эта скорость является верхним пределом существования псевдоожиженного слоя. При V>V_в частицы уносятся из слоя, в результате этого снижается их массовое количество и уменьшается энергия, необходимая для поддержания твердой фазы во взвешенном состоянии.

Реальная кривая псевдоожижения несколько отличается от идеальной. Для реальной кривой характерно наличие пика давления ∆р_n в момент перехода в псевдоожиженное состояние, который объясняется затратой дополнительной энергии на преодоление сил сцепления между частицами. Величина пика давления зависит от формы и состояния поверхности частиц.

Реальная кривая псевдоожижения обнаруживает гистерезис — так называемые линии прямого и обратного хода, которые получают соответственно при постепенном увеличении и уменьшении скорости газа. Эти линии вблизи точки К не совпадают, причем на линии обратного хода отсутствует инк давлений и она, как правило, располагается ниже линии прямою хода. Участок кривой обратного хода левее точки. К соответствует более рыхлой упаковке частиц, возможной для неподвижно о слоя. Bправо отточки К эти линии совпадают. В реальных условиях перепад давления может не быть строго постоянным. Он может монотонно возрастать, а также колебаться около некоторого среднего значения.

Форма кривой псевдоожижения отражает состояние слоя. Пределы существования псевдоожиженного слоя, таким образом, ограничены скоростью начала псевдоожижения и скоростью уноса. Резкий переход от неподвижного слоя к псевдоожиженному характерен для слоев, состоящих из частиц близкого размера. Для полидисперсных слоев существует область скоростей псевдоожнжения, в которой начинается псевдоожижение пол и дисперсных частиц и завершается переход от неподвижного к псевдоожижен ному слою.

Отношение рабочей скорости к скорости начала псевдоожижения

W =V/Vo называется числом псевдоожнжения. Число псевдоожижеиия характеризует состояние псевдоожиженного слоя и интенсивность перемешивания частиц в слое. Характеристики псевдоожиженного слоя зависят от числа псевдоожижения.

Псевдоожижение слоя может быть однородным и неоднородным. Однородное псевдоожижение имеет место при псевдоожижении слоя капельной жидкостью. Для неоднородного псевдоожиженного слоя характерно наличие в слое газовых пузырей.

Дата добавления: 2014-12-07