Основы гидродинамики аппаратов со слоем зернистого материала

ж

ж – псевдоожижающий агент

слой зернистого

материала

сетка

ж

Проведение процессов в псевдоожиженном слое зернистого материала связаны с интенсификацией этих процессов, так как происходит постоянное обновление межфазной поверхности.

Различают моно- и полидисперсные системы.

Основные характеристики твердых частиц и слоя зернистого материала.

Слой зернистого материала определяется формой частиц, их различной упаковкой, формой и взаимосвязью в поровых каналах. Поэтому, зернистый, слой рассматривают как однородную систему с усредненными характерис- тиками.

1.Пористость:

ε = (V – Vi)/V = 1 – Vч/V – характеризует объёмную долю свободного

пространства между частицами. 2. Плотность:

ρч – кажущаяся плотность частиц; ρн – насыпная плотность материала; ρт – истинная плотность материала.

ρч = (1 – εвн)ρт + εвнρ; ρн = mсл/Vсл;

εвн – пористость внутри зерна.

3. Гранулированный состав зернистого материала: характеризует распре- деление частиц слоя зернистого материала по размерам. Различают

. монодисперсные зернистые слои – слои, в которых форсы и размеры час- тиц одинаковы;

. полидисперсные слои – форма и размер частиц различны.

Форма частиц:

шары;

таблетки;

цилиндры;

гранулы;

насадки (седла Берля, кольца Рашига, Лессинга)

Методы определения гранулометрического состава

ситовой – прохождение слоя через сито различного размера;

седиментационный – по скорости осаждения частиц (разделение на фракции);

Гидравлическое сопротивление слоя зернистого материала тем больше, чем меньше размер частиц.

4. Шероховатость частиц Влияет на пористость, насыпную плотность, на гидравлическое

сопротивление слоя зернистого материала, на интенсивность протекания химико-технологических процессов.

5. Поверхность и форма частиц Удельная поверхность – это поверхность зерен, слоя, приходящаяся на 1 м³

слоя зернистого материала.

Ф – фактор формы

aₒ рассчитывается как удельная поверхность зерен, отнесенная на 1 м³ зерен

a= aₒ (1-ε)

6. Эквивалентный диаметр Характеризует величину свободного от частиц пространства слоя или

величину суммы сечения поровых каналов в слое зернистого материала.

где

Если подставить и выразить поверхность через диаметр частиц слоя зернистого материала:

где d – диаметр гипотетического шара, имеющего такой же объем, что и частица неправильной формы

7. Фиктивная скорость и действительная скорость псевдоожижающего агента

Действительная скорость - это скорость движения псевдоожижающего агента в поровых каналах. От этой скорости зависит состояние слоя, режим течения агента, гидродинамическая структура потока, интенсивность протекания химико-технологических процессов.

V=w S=wₒ S ε,

где wₒ - действительная скорость, w - фиктивная скорость.

Неподвижный слой зернистого материала

Основа расчета гидравлического сопротивления – уравнение

1

Кипящий слой

При некоторой скорости псевдоожиженного агента происходит переход от неподвижного состояния слоя в

кипящий. Этот переход осуществляется при равенстве сил сопротивления весу слоя зернистого материала.

- скорость перехода из неподвижного слоя в кипящий- скорость витания частиц, при которой они не уносятся,

Скорость начала псевдоожижения, соответствующая максимальному значению гидравлического

сопротивления. Понятие числа псевдоожижения

Соотношение рабочей скорости к скорости псевдоожижения:

Эта величина показывает состояние рабочих параметров по сравнению с критическими, её изменение характеризует пределы существования кипящего слоя.