Қабаттың гидравликалық кедергісі

Бір жеке бөлшек үшін жалған сұйылу шарты былай жазылады:

f=mg (14.1)

мұнда f- бөлшекке әсер ететін көтергіш күші;

m – бөлшектің массасы.

Дәл осындай жалған сұйылу шарты бардлық қабат үшін мынадай түрде жазылады:

(14.2)

мұнда: Р – қабаттың гидраликалық кедергісі;

G_қ.б. – қабаттағы бөлшектердің салмағы;

S – қабаттың көлденең қимасының ауданы.

Қабаттағы бос көлем үлесі кеуектілікпен анықталады:

(14.3)

мұнда V_қ – жалған сұйылу қабатының көлемі.

Сур. 14.2. Жалған сұйылу қабаты кеуектілігінің ағын жылдамдығына байланысы.

Қабаттағы қатты бөлшектер көлемін былай анықтауға болады:

(14.4)

мұнда: H – жалған сұйылу қабатының биіктігі.

Ағынның көтеру күщін есепке алып бөлшектердің салмағын анықтауға болады:

(14.5)

мұнда _қ.б,  - қатты бөлшектің және газдың (сұйықтың) тығыздықтары;

Н₀, ₀ – қозғалмайтың қабаттың биіктігі және кеуектілігі. ₀=0,4.

Сонымен, жалған сұйылу шартын мынадай түрде жазуға болады.

(14.6)

Жалған сұйылу жылдамдығы

Жалған сұйылу жылдамдығын W_ж.с. есептеу жолымен анықтау үшін көптеген авторлардың теориялық және жартылай эмпирикалық байланыстары ұсынылған. Мысалы, шар тәрізді бөлшектерден құралған монодисперсиялы қабат үшін W_ж.с. мәні О.М.Тодестің формуласымен есептеуге болады:

(14.7)

мұнда: Ar – Архимед саны,

Re – Рейнольдс саны.

;

мұнда: d – бөлшектің диаметрі,

 - ортаның (газдың немесе сұйықтың) тұтқырлығының кинематикалық коэффициенті.

Қабаттың берілген кеңебін қамтамасыз ететін газдың (сұйықтың) жылдамдығын анықтау үшін төмендегі интерполяциялық теңдеуді қолданады:

(14.8)

мұндағы жалған сұйылу қабатының кеуектілігі 0,4 < ε < 1.

Ұшырып әкету (еркін қозғалыс) жылдамдығы.

Жекеленген бөлшектің еркін қозғалыс кезіндегі газдың (сұйықтың) жылдамдығын (14.8) – формулаға қабаттың ең үлкен кеңеюіндегі кеуектілік мәнін, яғни  = 1 қойып анықтайды:

(14.9)

мұнда: .

Пневмотасымалдау (Пневмотранспорт)

Газдың (сұйықтың) жылдамдығының w > w_ұ мәндерінде қатты бөлшектер аппараттан әкетіле басталады. Бұл жағдай пневмотасымалдау деп аталады.

Түйіршікті материалдарды пневматикалық тасымалдайтын қондырғылар материалдың тасымалдау бағыты (вертикалды, горизонталды, құрастырылған), дисперсті фаза бөлшектерінің концентрациясы және пневматикалық жүйедегі қысымның мәні бойынша жіктеледі. Тасымалданатын материал бөлшектрінің концентрациясы бойынша төменгі, орташа және жоғарға концентрациялы қондырғылар болады. Төменгі концентрацияның ең шегі ретінде X -тен 4 кг материала/кг дейінгі мөлшерлі массалық концентрация қабылданады. Орташа концентрация 4 ÷ 20 кг/кг аралығында, Х > 20 кг/кг ағын жоғары концентрациялы болады.

Пневмотасымалдау мен тығыз фазалы қабат арасындағы шекара массалық концентрацияның 50÷60 кг/кг аралығында болады. Ең жоғары концентрация 500÷600 кг/кг аралығында болып саналады. Қысымның мәніне байланысты пневмотасымалдау қондырғылары төмендегіше бөлінеді:

• сору әрекетті (вакуумды),

• айдау әрекетті (тегеурінді),

• құрастырылған әрекетті.

Жүйенің пневматикалық жолмен тасымалдауға жұмсалатын энергия шығыны оның кедергісіне байланысты. Ал жүйенің кедергісі тұтас G және таралатын дисперсті G_қатты фазалардың массалық шығынына тәуелді. Сондықтан екі фазалы ағынның заңдылықтарын талдау кезінде гидравликалық кедергі Р -ның G және G_қатты (сур. 14.3).

Ағынның жылдамдығы белгілі мөлшерден жоғары болған кезде пневматикалық көтеру аппаратындағы сұйытылған фазада (зона 1) тасымалдау былай сипатталады е  1. Бұл кезде бөлшектердің қозғалу жылдамдығы W_қатты = W – W_{айналым}. Мұндай зонада ағынның жылдамдығының азаюыне байланысты жүйенің кедергісі төмендейді. Жылдамдықтың W төмендеуі ағынның концентрациясының ұлғаюына әкеліп соғады. Бұл кезде кейбір бөлшектердің шынайы жылдамдығы W_қатты = W – W_{айналым} байланысынан кем болып қалады. Бұл процес бөлшектердің бір-бірімен соқтығысуымен және құбырдың қабырғасымен жанасқандағы тежелуімен байланыстырады. Концентрация жоғарылаған сайын бөлшектің құбыр қабырғасынан ажырауы қиындайды. Бұл кезде бөлшектердің бір-бірімен соқтығысы көбейеді.

W параметрінің ары қарай азаюы қабырғаға жақын жердегі түйіршікті материалдың концентрациясының жоғарылауына әкеліп соғады, бұл кезде жылдамдығы төмендейді. Үйкеліс күшінің жоғарылауына байланысты аз жылдамдықпен қозғалудағы тығыз сұйық фазаның гидравликалық кедергісі (зона П). Нәтижесінде қондырғының "тұншығу" процесі орын алады. Бұл кезде құбырдың биіктігі бойымен түйіршіктерден тұратын поршендер (қабаттар) пайда болады. Бұл қабаттар арқылы газ сүзіліп өтеді. Бұл жағдай ағынның түйіршікті материалмен толық қаныққанын көрсетеді. (Сурет. 14.3) сызбаның сол бөлігіндегі барлық қисық сызықтары пневматикалық тасымалдаудың құбырдың қимасының толық немесе шамалы тоғанын көрсетеді. Бұл кездегі процестің жылдамдығы ауыспалы жылдамдық болады, демек тепе-теңдік жағдай орын алады. Бұл кезде дисперсті-сақиналы режим басталады. Тұрақты тасымалдауды сипаттайтын газдың минималды жылдамдығы W_p, W_КР байланысты анықталады. Әдетте, жылдамдық W =(1,2 - 1,3 ) W_KР тең болады.

lgP

Сур. 14.3 Пневмотасымалдау кезіндегі қысымның жұмсалуы