Как объяснить начало псевдоожижения и уноса частиц исходя из равновесия сил?
Начало псевдоожижения и унос частиц можно объяснить с точки зрения равновесия сил, действующих на твердые частицы в слое, когда газ проходит через этот слой. Рассмотрим основные силы, которые влияют на поведение частиц в псевдоожиженном слое:
1. Силы, действующие на частицы
Сила тяжести (гравитационная сила): Эта сила действует вниз и стремится удерживать частицы на месте. Она пропорциональна массе частиц и ускорению свободного падения.
Сила подъемной силы (выталкивающая сила): Когда газ проходит через слой твердых частиц, он создает подъемную силу, которая действует вверх на частицы. Эта сила зависит от скорости потока газа и плотности газа.
Сила трения: Сила трения между частицами и между частицами и стенками контейнера также влияет на движение частиц. Эта сила стремится удерживать частицы на месте и зависит от характера поверхности и силы взаимодействия между частицами.
2. Начало псевдоожижения
Псевдоожижение начинается, когда подъемная сила, создаваемая потоком газа, превышает силу тяжести, действующую на частицы. Это происходит при определенной скорости потока газа, называемой "скоростью псевдоожижения".
Условие начала псевдоожижения: Fподъемная>Fтяжести где Fподъемная — подъемная сила, а Fтяжести — сила тяжести.
Когда подъемная сила становится достаточной для преодоления силы тяжести, частицы начинают подниматься и перемещаться, что приводит к состоянию псевдоожижения.
3. Унос частиц
Унос частиц происходит, когда скорость потока газа превышает определенный порог, и подъемная сила становится достаточно великой, чтобы не только поддерживать частицы в состоянии псевдоожижения, но и выносить их из слоя.
Условие уноса частиц: Fподъемная≥Fтяжести+Fтрения При этом, если скорость потока газа продолжает увеличиваться, подъемная сила может стать настолько великой, что она будет уносить частицы из слоя, что приводит к их потере.
Как рассчитать скорость начала псевдоожижения и скорость уноса?
Равна ли порозность слоя при нулевой скорости потока порозности при скорости начала псевдоожижения?
Нет. При нулевой скорости потока порозность определяется статическим состоянием частиц, тогда как при скорости начала псевдоожижения порозность может увеличиваться из-за подъемной силы и изменения структуры слоя.
Как изменяются объём псевдоожиженного слоя и его порозность при увеличении фиктивной скорости воздуха?
Увеличится и то и другое.
Какова связь насыпной плотности слоя и плотности частицы?
К какой модели структуры потоков приближается движение твёрдых частиц в псевдоожиженном слое? Как структура потоков ограничивает применение псевдоожижения в массообменных процессах?
Движение твердых частиц в псевдоожиженном слое приближается к модели турбулентного потока. Однако структура потоков и динамика взаимодействия частиц могут ограничивать применение псевдоожижения в массообменных процессах из-за неоднородности, уноса частиц и сложности управления процессами.