Математическое моделирование (гидравлики ) механики жидкости в ПТС. Процесс псевдоожижения

Псевдоожижение – процесс превращения слоя твердых частиц под воздействием восходящего газового (воздушного) или жидкостного (водяного) потока, достаточного для превращения его в «псевдожидкость» (кипящий слой). Этот процесс внешне схож с поведением капельной жидкости: слой принимает форму сосуда, в котором он находится, этот слой обладает текучестью и своими условными вязкостью и поверхностным натяжением.Структурные модели псевдоожиженного предполагают существование различных режимов и структур. Различают последовательно следующие типичные режимы – структуры такого слоя: неподвижный слой (режим фильтрации); однородный псевдоожиженный слой при Где: екущее и критическое значения скорости фильтрации, соответственно; неоднородный псевдоожиженный слой; унос твердых частиц; псевдоожиженный слой с поршнеобразованием и псевдоожиженный слой с каналообразованием. Типичные кривые – зависимости потерь напора от скорости фильтрации для различных типичных структурных режимов предшествующих, сопутствующих и реализующих процесс псевдоожижения приводятся ниже.

Ниже приведены графики зависимостей потерь напора через слой при разных режимных его структурах, включая и различные формы «псевдоожижения».

Рис. Зависимость идеального процесса «псевоожижения». Здесь точки А и В соответствуют началу процесса «псевдоожижения» и его концу, связанному с началом «уноса частиц». - потери напора; в том числе в слое;

скорость фильтрации, отвечающая началу псевдоожижения, тоже для уноса.

. Ниже представлены некоторые типичные зависимости «реального псевдоожижения». Линии 1 и 2 показывают, что в реальных процессах для начала псевдоожижения необходимо достичь некоторых значений напора, превышающих, те, которые отвечают началу «псевдоожижения».

Рис. – Реальные кривые «псевдоожижения».

Ниже на графике показаны кривые реальных процессов «псевдоожижения» для слоев с «поршнеобразованием» (1) и «каналообразованием» (2)

Рис……Кривые реального «псевдоожижения» с «поршне – и каналообразованием».

Величины: есть потери напора в слое; тоже их текущее значение; массовый расход продуваемого через слой теплоносителя; плотность твердых частиц в слое; тоже плотность теплоносителя; ускорение силы тяжести; полное сечение слоя – площадь фильтрации; высота неподвижного слоя; объем частиц; полный объем слоя; скорость фильтрации при «псевдоожижении»; порозность слоя (его текущее значение); тоже в момент «псевдоожижении», соответственно.

При «псевдоожижении» масса зернистого и пылевидного материала, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения слоя аппарата, уравновешивается силой гидравлического сопротивления слоя в виде: Здесь: массовый расход теплоносителя через слой и площадь его сечения, соответственно. С учетом сил Архимеда, действующих на частицы слоя, эту формулу можно представить в виде: составляющие этого уравнения их содержание указаны выше. Порозность неподвижного слоя определяется таким образом: При начале «псевдоожижения» напор через слой остается постоянным и определяется: Высоту расширенного слоя можно найти из такого уравнения: В реальных процессах для достижения начала «псевдоожижения» необходимо некоторое превышение статического напора ему соответствующего. Это видно из выше представленного рисунка. Определение скорости начала «псевдоожижения» можно провести, используя полученные из опытов зависимости такого рода: Где: и

Диаметр частиц, их плотность, вязкость и плотность теплоносителя

• Технологические процессы, в которых значительное место принадлежит потокам газ – жидкость или пар – жидкость, широко распространены в пищевой индустрии. Переход от однофазных потоков (только жидкость или только газ) серьезно усложняет проблему моделирования для них различных процессов переноса. Это связано с тем, что необходимо рассматривать и учитывать не только условия внешних контактов этих потоков (стенки каналов, поверхности обтекаемых тел и т.д.), но и явления, развивающиеся на границах раздела фаз. При этом, последние в многих случаях играют ключевую роль.

• Описание процессов в указанных потоках оказывается не только сложным, но, часто и невозможным, в связи многообразием форм и режимов их течений. Только двухфазных структур можно насчитать более десятка. К ним относятся: пузырьковые,

эмульсионные, снарядные (поршневые), кольцевые, дисперсно – кольцевые, дисперсные и их различные комбинации. Из – за временных ограничений остановимся только на достаточно распространенных в пищевых технологиях кольцевых течениях, когда по стенкам каналов движется жидкость в форме пленки, а в центре канала газ или пар. Перенос тепла, массы происходит через поверхность раздела фаз. Разумеется, важную роль играют режимы и параметры пленочных течений. При

гравитационном стекании жидкости в форме пленки определены следующие типичные режимы: 1.)ламинарный; 2) ламинарно – волновой; 3) переходный (от ламинарного к турбулентному; 4) турбулентный. Как и для обычного течения в каналах

границы названных режимов определяются значениями соответствующих чисел

Рейнольдса. Для пленочного течения это число имеет такой вид:

Здесь: средняя скорость течения жидкости в коэффициент кинематической вязкости жидкости, соответственно. Границы режимов по числу Рейнольдса определяются так: это ламинарное течение пленки;

переход от ламинарного к ламинарно – волновому течению; переходной режим к турбулентному: ; турбулентный: Достаточно распространенным в пищевых технологических аппаратах является режим

пленочных течений ламинарный и ламинарно – волновой, для которых зависимости между массовым расходом жидкости в пленке и средней ее толщиной, примерно одинаковы и имеют такой вид:

и величина постоянной для плоской пленки равна 1, для волновой – 0.8

Дата добавления: 2015-05-23