3.3 Гидродинамика псевдоожиженных слоев

Основные характеристики

Псевдоожижение–состояние 2-х или 3-х фазной системы (тв. частицы, газ или жидкость), которое сопровождается взаимным перемешиванием тв. частиц относительно друг друга за счет обмена энергией с каким-либо ее источником.

Псевдоожиженный слой получается при пропускании газа или жидкости через слой зернистого материала. Кипящий слой применяется широко в промышленности ввиду след. достоинств:1) большой текучести сыпучего материала – его можно перемещать по трубам, т.е. пневмотранспорт; 2) хорошо перемешивая сыпучий материал выравниваются температуры и концентрации, что приводит к легкости автоматизации и механизации производства; 3) компактность оборудования; 4) сравнительно несложные конструкции. Недостатки: 1) необходимость установки пылеулавливающей аппаратуры; 2) нежелательное превращение свойств материала (истирание, слипание, спекание продукта); 3) эрозия аппаратуры (механическое истирание); 4) возникновение статического электричества, аппараты необходимо заземлять.

Основные характеристики псевдоожиженного слоя:

1. Гранулометрический состав – это распределение зерен по размерам.(ситовой анализ).

2. Порозность слоя –отношение пустот к объему всего слоя с увеличением скорости объем слоя возрастает.

3. Фиктивная скорость – это скорость отнесенная ко всему сечению аппарата.

4. Число псевдоожижения показывает на интенсивность псевдоожижения.

5. Сопротивление псевдоожиженного слоя.

Процессы в псевдоожиженном слое:

1. Сушка: печь кипящего слоя, труба сушилка.

2. Пневмоклассификация:

3. Измельчение:

4. Пневмотранспорт:

5.Обжиг:

6. Каталитические процессы:

Аппараты с псевдоожиженой насадкой: режим работы, гидродинамика

АПН представляет собой сочетание насадочных абсорберов с барботажными. АПН по сравнению с барботажными аппаратами имеет ряд преимуществ.

- работают при скорости газа w_г=0,5–7м/с (работают устойчиво), и плотности орошения V=0–530м³/м²час.

- обеспечивают большую турбулизацию потоков газа и жидкости, а значит получение высоких коэффициентов тепло -, массообмена и высокую степень очистки газа от пыли.

При работе АПН наблюдается полное перемешивание газа и жидкости в секции. АПН практически не знает забивание насадки взвесями. Нашли широкое применение в процессах абсорбции, десорбции, контактного теплообмена, ректификации и пылеулавливания.

Особенности АПН (конструктивные). Имеет подпорные и опорные решетки, которые делят аппарат на секции. На опорной решетке находится подвижная насадка высота которой 1/3–1/10 высоты секции. Подвижная насадка должна быть несколько легче орошаемой жидкости, стойка к истиранию и разрушению под воздействием температур. В качестве насадки применяются тела самой различной формы (шары, кольца, кубики и т.д.). В качестве материала служат полиэтилен, пенопласт, стекло, резина, дерево и т.д. Опорные решетки могут иметь различной формы отверстия (круглые, щелевые и т.д.). Свободное сечение их должно быть в пределах 19% - 90%, диаметр отверстия должен быть меньше диаметра насадки.

Работа АПН. В момент пуска насадка находится на опорной решетке в неподвижном состоянии. Поступающая жидкость свободно стекает вниз омывая элементы насадки. При увеличении скорости газа создаются условия для непрерывного хаотического движения насадки, что приводит к значительной турбулизации потоков, увеличению поверхности контакт фаз и скорость ее обновления, это приводит к интенсификации в процессе тепло-, массообмена и пылеулавливания.

Режимы работы АПН.

1. 1.2.

Строится график сопротивления аппарата (у) к скорости газа (х). При некоторой скорости газа w_кр1 (скорость начала псевдоожижения) насадка приходит в подвижное состояние. До этого момента сопротивление резко растет, затем скорость роста приостанавливается, тогда насадка работает в режиме промежуточного псевдоожижения. Насадка пульсирует с малой интенсивностью. При последующем увеличении скорости газа наступает период полного псевдоожижения. Сопротивление снова начинает расти с большей скоростью. При некоторой скорости газа w_ун насадка начинает прижиматься к подпорной решетке (IV). АПН должен работать во II и III режимах.