Транспорт дисперсных частиц
(кубические метры дисперсной фазы к
объему аппарата)\
сечение
Торнтон - Пратт предложили послойную модель движения дисперсных сред
(противоток)
- относительная скорость движения фаз
Противоток Прямоток
(прямоток)
фиктивная скорость
сплошной среды
фиктивная скорость
дисперсной среды
|
|
|
|
- скорость одиночной частички
- функция стесненности потока частиц
Для систем (газ, жидкость – тв. часть) для противотока:
Для жидкостных дисп. Систем (вода – нефть, нефть, вода) для противотока:
- дисперсной фазы нет
- сплошной фазы нет
- концентрация в разреженной упаковке
РУ частиц (дисперсная)
- режим плотной упаковки.
При введении перемешивающего устройства – режим не разрушается
Рассмотрим две системы
Н.с. – неподвижный слой
ПС – псевдоожиженый
Величина
необходимая для определения межфазной
поверхности в процессах
- удельная межфазная поверхность (сколько
поверхности дисперсной фазы находится
в
объема аппарата)
средний объемно-поверхностный диаметр
частиц.
- интенсивная межфазная поверхность.
Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои.
При движении жидкости через зернистые слои, можно считать, что жидкость обтекает отдельные элементы слоя и движется внутри каналов неправильной формы.
Эквивалентный диаметр соответствует суммарному поперечному сечению каналов в зернистом слое;
Удельная поверхность представляет собой поверхность элементов или частиц материала, находящихся в единице объема, занятого слоем.
Доля свободного объема или порозность выражает объем свободного пространства между частицами в единице объема, занятого слоем.
Неподвижный зернистый слой.
|
|
Характеристики неподвижного зернистого слоя:
1) порозность - доля
пустот в 1
объема
,
-общий
объем слоя,
-объем
твердой фазы
-аппарат
пустой;
-монолит
-
реальный аппарат
2).
-
длина пути ;
- коэффициент извилистости,
-поперечное
сечение аппарата;
3) истинная и фиктивная скорости
скорость движения
жидкости или газа между частицами
насадки
-
фиктивная скорость, отнесена к сечению
пустого аппарата
-
свободное сечение
|
|
4) эквивалентный диаметр
-
смоченный периметр
;
число шариков
- боковая
поверхность всех шарообразных частиц
-боковая
поверхность аппарата
,
следовательно
Гидравлическое сопротивление неподвижного слоя при ламинарном режиме движения жидкости.
При расчете сопротивления зернистого слоя может быть использована зависимость аналогичная для определения потерь при движении жидкости в трубопроводе :
Из опытных данных
получено, что
=
150 , тогда
Гидравлическое сопротивление неподвижного слоя при турбулентном режиме движения жидкости
с учетом характеристик неподвижного зернистого слоя:
1,75
Общая зависимость для расчета гидравлического сопротивления неподвижного зернистого слоя описывается формулой Эргуна:
+
Псевдоoжижение
-
высота аппарата;
-
высота неподвижного слоя (НС)
W- скорость начала псевдоожижения
W- скорость уноса
Кривые псевдоожижения
Теоретическая кривая псевдоожижения
Действительная кривая псевдоожижения
Δ
расходуется
на преодоление силы трения частиц о
стенки аппарата и между самими частицами
Сопротивление псевдоожиженного слоя
Результирующая сила давления уравновешивает силу тяжести и архимедову силу, тогда баланс сил можно записать:
p1F-p2F=G-A
pF=
,
=(1-
)V;
V=FH
pF=
=
(1-
)V;
pF=
(1-
)
FH
(
)пс=
(1-
)
(
)пс=
(1-
)H,
таким образом:
с ростом скоростного
потока увеличивается порозность слоя,
растет высота слоя загрузки при
постоянной величине сопротивления ПС
(
)пс=const