Тема: «1.2. Гидравлика сыпучего слоя». Содержание урока 15

Дидактические единицы.

Движение жидкости и газа в слое сыпучего материала.

Характеристика слоя сыпучего материала: гранулометрический состав, пористость слоя, подвижность частиц, эквивалентный диаметр частиц.

1. Движение жидкости и газа в слое сыпучего материала.

Системы со слоем твердого материала, состоящего из гранул различного размера в форме сферических или цилиндрических частиц, через которые проходят газы (пары) или жидкости, нашли широкое применение в различных процессах нефтегазопереработки: каталитическом крекинге, гидроочистке, сушке, адсорбции и других процесса.

За последние годы все большее распространение в химической, технологии получают так называемые процессы в кипящем слое. При проведении таких процессов мелкораздробленные твердые частицы находятся в восходящем потоке газа как бы в кипящем, или псевдоожиженном, состоянии. Многие процессы (горение, теплообмен, сушка, адсорбция), протекающие с участием твердой фазы в псевдоожиженном состоянии, сильно ускоряются.

Зернистый слой, через который движется восходящий поток жидкости или газа, может оставаться при этом неподвижным (фильтрующим) или переходить во взвешенное (псевдоожиженное) состояние.

В зависимости от скорости движения газа или жидкости через слой твердых частиц возможны следующие его основные состояния:

1. плотный слой. твердые частицы соприкасаются одна с другой и остаются неподвижными при изменении скорости движения газа или жидкости; объем слоя также не изменяется (рисунок 16).

Рисунок 16 Плотный слой

2. псевдоожиженный (кипящий) слой, твердые частицы под влиянием движущегося потока газа получают возможность перемещаться одна относительно другой: расстояния между частицами увеличиваются, объем слоя возрастает.

При небольшой скорости газа слой твердых частиц, через который проходит газ, неподвижен (рис. 16). С увеличением скорости газа высота слоя твердых частиц начинает возрастать, и когда скорость газа достигает критической величины, при которой сопротивление слоя становится равным его весу, слой твердых частиц приобретает текучесть и переходит в псевдоожиженное состояние. При этом твердые частицы интенсивно движутся в слое газа и весь слой движущихся частиц напоминает кипящую и.жидкость, отделенную резко выраженной поверхностью от газа, и прошедшего кипящий слой (рис. 17).Отсюда и различные названия такого слоя: псевдоожиженный, кипящий, взвешенный.

Рисунок 17 Псевдоожиженный слой

3. транспортируемый слой. При дальнейшем возрастании скорости газа (жидкости) твердые частицы приобретают однонаправленное движение и слой переходит в транспортируемый (рисунок 18).

рисунок 18 Транспортируемый слой

4 . фонтанирующий слой. (рисунок 19) представляет собой сочетание местного транспорта твердых частиц с последующей их сепарацией и возвращением в слой.

рисунок 19 Фонтанирующий слой