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

Слой сыпучего материала обычно представляет собой смесь частиц различной формы и различного размера, что определяется технологией их получения, а также требованиями технологического процесса, в котором применяют данный сыпучий материал.

2.1. Гранулометрический состав.

Эта характеристика отражает относительную долю частиц данного размера в общей массе всех частиц. Гранулометрический состав сыпучего материала определяют просеиванием его через набор сит с различными размерами отверстий. Затем строят кривую распределения, общий вид которой дан на рисунке 20. В тех случаях, когда частицы твердого материала специально формуют в виде таблеток или сфер, все частицы получаются практически одинакового размера (монодисперсный слой).

Рисунок 20. Кривая распределения гранулометрического состава частиц сыпучего материала

2.2. Порозность (пористость) слоя.

Слой сыпучего материала в аппарате занимает объем V_сл, в котором часть объема V_ч занята твердыми частицами, а остальная часть V_П — пустотами. Объем пустот зависит от размеров и формы частиц, а также от способа их укладки. Отношение объема пустот к общему объему слоя называется порозностью (пористостью) слоя, т. е.

(1.74)[11]

где V_сл – объём, занимаемый слоем сыпучего материала в аппарата, м³;

V_ч – часть общего объема сыпучего слоя, занятая твердыми частицами, м³;

V_П – часть общего объема слоя в аппарате, занятая пустотами, м³;

порозность (пористость) слоя (безразмерная величина).

Очевидно, что величины могут заключаться в пределах 0 ≤ ≤ 1.

Для шарообразных частиц порозность можно вычислить теоретически. Установлено, что величина порозности таких частиц не зависит от их диаметра, а только от способа укладки частиц, и изменяется в пределах от 0,26 до 0,48.

Порозность псевдоожиженного или транспортируемого слоя больше порозности того же материала в неподвижном состоянии. Если массу частиц в объеме слоя обозначить m_ч ,то плотность насыпного слоя будет равна

(1.75)[11]

где - плотность насыпного слоя, кг/м³;

m_ч – масса частиц в объёме слоя, кг

V_сл – объём, занимаемый слоем сыпучего материала в аппарата, м³;

Насыпная плотность и порозность связаны соотношением:

_(1.76)[11]

где - насыпная плотность, кг/м3;

- плотность движущейся среды, кг/м3;

плотность твердых частиц, кг/м3;

порозность (пористость) слоя.

Тогда

(1.77)[11]

Для газов или паров » , т. е.

(1.78)[11]

Следовательно, для определения величины порозности слоя достаточно замерить насыпную плотность сыпучего материала . Для разных материалов порозность неподвижного слоя обычно изменяется относительно в небольших пределах от 0,35 до 0,45. В среднем можно принять порозность псевдоожиженного слоя равной 0,40.