2 сем / экз / пахт экз 2

3.Выведите критериальную формулу для расчёта скорости начала псевдоожижения слоя зернистого материала. Какой вид приобретает эта формула для сферических частиц при средней порозности слоя 0,4? При ответе воспользуйтесь соотношениями

P

Гидравлические сопротивления псевдоожиженного слоя Силы действующее на все частицы слоя

Если частицы сферические(фактор формы=1), порозность 0,4(монодисперсный слой)=>

4.Выведите интерполяционную критериальную формулу для расчёта скорости начала пневмоили гидротранспорта твёрдых сферических частиц. При выводе воспользуйтесь следующими выражениями коэффициента сопротивления сферы при обтекании частицы потоком: при ламинарном режиме Gζ = 24/Re в автомодельной области турбулентного режима Gζ = 0,48 .

5.Выведите интерполяционное критериальное соотношение для расчёта скорости осаждения частиц в поле гравитационных сил, а также уравнение для расчёта площади поверхности осаждения. При выводе воспользуйтесь следующими выражениями коэффициента сопротивления сферы при обтекании частицы потоком: при ламинарном

режиме Gζ = 24/Re e в автомодельной области турбулентного режима Gζ = 0,48 .

Осаждениепроцесс выделения из жидк или газ тв или жидк частиц под действием внешнего поля.

Отстаивание-процесс осаждения под действием сил тяжести.

Скорость стесненного осаждения свобод:

1.Более частое столкновение частиц

2.Полидисперсность системы

3.Обратное движение жидкости за счет вытеснения

P-доля свободного объема(порозность)

P

При PRe > 7000 наступает автомобильная область турбулентного режима движения в зернистом слое, когда можно пренебречь первым членом в правой части уравнения в этом случае Pλ ≈ 2,34 = const

P

3.Охарактеризуйте состояние слоя зернистого материала в зависимости от скорости восходящего потока газа или жидкости. Изобразите зависимости гидравлического сопротивления, высоты и порозности слоя от скорости потока.

Гидродинамика слоя зернистого материала При движении жидкости снизу вверх через слой свободно насыпанного зернистого материала

частицы твердой фазы испытывают лобовое сопротивление, которое зависит от изменения скорости потока. Это приводит к некоторому подвижному состоянию зерен.

Различное подвижное состояние зернистого слоя широко применяется в процессах сушки порошковых материалов в кипящем слое, при транспортировании порошков, их смешении и т.п.

При малых скоростях потока жидкости, проходящего через зернистый слой снизу, последний остается неподвижным, т.к. поток, проходя по межзерновым каналам, фильтруется через слой.

При увеличении скорости потока промежутки между частицами увеличиваются – поток как бы приподнимает их. Частицы приходят в движение и перемешиваются с жидкостью. Образовавшуюся смесь называют взвешенным или псевдоожиженным слоем, т.к. масса

твердых частиц в результате непрерывного перемешивания в восходящем потоке приходит в легкоподвижное состояние, подобное кипящей жидкости.

Состояние и условия существования взвешенного слоя зависят от:

•скорости восходящего потока;

•физических свойств системы: плотности, вязкости, размера частиц и др.

Взависимости от скорости движения жидкости существует три режима, которые характеризуют взаимодействие потока и отдельного зерна материала:

1.слой будет оставаться неподвижным в восходящем потоке, если скорость потока меньше скорости витания частиц (фильтрация);

2.слой будет находиться в состоянии равновесия (витания), если скорость потока равна скорости витания частиц (взвешенный слой);

3.твердые частицы будут двигаться в направлении потока, если скорость потока выше скорости витания частиц (унос).

На рис. 3. представлены графики изменения высоты зернистого слоя и перепада давления в нем в зависимости от величины фиктивной скорости.

Рис. 3. Зависимость высоты слоя и его гидравлического сопротивления от скорости потока

Скорость, при которой нарушается неподвижность слоя, и он начинает переходить в псевдоожиженное состояние, называют скоростью псевдоожижения wпс.

При увеличении фиктивной скорости потока до скорости псевдоожижения высота слоя практически не изменяется, а гидравлическое сопротивление возрастает. Перепад давлений в слое, соответствующий точке В (рис. 3,б), непосредственно перед началом псевдоожижения (точка С) несколько больше необходимого для поддержания слоя во взвешенном состоянии, что связано с действием сил сцепления между частицами слоя. При достижении потоком скорости псевдоожижения силы сцепления между частицами преодолеваются, и перепад давлений становится равным весу частиц. Это условие выполняется для всей области существования псевдоожиженного слоя (линия СЕ). При дальнейшем увеличении скорости потока слой разрушается и начинается массовый унос частиц, соответствующий скорости витания.

Следовательно, пределы существования псевдоожиженного слоя ограничены скоростями wпс и wвит. Отношение рабочей скорости потока к скорости начала псевдоожижения называют

числом псевдоожижения Kw.

В промышленности строительных материалов чаще всего используют процессы псевдоожижения в системе «газ – твердая фаза». Для этой системы псевдоожижение является

как правило неоднородным: часть газа движется через слой в виде пузырей или через один или несколько каналов, по которым происходит проскок значительного количества газа. При больших значениях Kw движение газа в виде пузырей приводит к неоднородности псевдоожиженного слоя и колебаниям его высоты (линии СЕ и СЕ1Б рис. 3,а), при этом пузыри могут увеличиваться до размеров всего поперечного сечения аппарата. Такой режим работы называется поршневым псевдоожижением. Он является крайне нежелательным, так же как и фонтанирование, являющееся предельным случаем слияния потоков газа, движущегося по нескольким каналам, в один, обычно вблизи оси аппарата.

P

4.Что называют «числом псевдоожижение»? Изложите последовательность расчёта диаметра аппарата для проведения процесса с псевдоожиженным слоем зернистого материала. Приведите формулу для расчёта гидравлического сопротивления этого аппарата.

Отношение рабочей скорости P 0 , величина которой должна находиться в пределах между P ps (псевдоожижения) и P sv(витания), к скорости начала псевдоожидения называют числом псевдоожижения и обозначают символом PKw

PKw = w 0

ps

Число псевдоожижения характеризует интенсивность перемешивания частиц и состояние псевдоожиженого слоя. Опытным путем найдено, что во многих случаях интенсивное перемешивание достигается уже при PKw = 2. Оптимальное значение PKw устанавливаютс] обычно практически для каждого конкретного технологического процесса и могут меняться в довольно широких пределах.

В случае монодисперсного слоя для расчета скорости начала псевдоожижения можно вопользоваться зависимостями

, .

Скорость начала уноса, при которой происходят разрушение слоя и массовый унос частиц, определяют аналогично расчету скорости свободного осаждения частиц по уравнению, пригодному для всех режимов движения частиц:

При скорости начала псевдоожижения и выше сопротивление слоя сохраняет

практически постоянное значение и зависимостьвыражается прямой линиейАВ, параллельной оси абсцисс. Это связано с тем, что с ростом скорости псевдоожижающего агента контакт между частицами сокращается и они получают большую возможность хаотического перемешивания по всем направлениям. При этом возрастает среднее расстояние между частицами, т.е. увеличиваются порозность слоя и его высота. Высоту расширившегося слоя можно определить из условия сохранения постоянства перепада давления в псевдоожиженном слое:

,

откуда

.

5.В каких случаях псевдоожижение слоя зернистого материала бывает однородным, а в каких неоднородным? Охарактеризуйте структуры слоя при неоднородном псевдоожижении.

G

В состоянии псевдоожижения двухфазная система твердыe частицгаз или жидкости может существовать при определенных условиях. Внутренняя структура такого слоя характеризуется перемещением твердых частиц относительно друг друга за счет подвода энергии воздействием ожижающих агентов (газ, либо капельные жидкости) или

вибрации. Система в таком состоянии обладает многими свойствами капельных жидкостей, что делает возможным использование этого состояния для интенсификации многих технологических процессов. Псевдоожижение образуется в слое зернистого материала, называемого псевдоожиженным или кипящим слоем.

Наиболее простой способ получения псевдоожиженного слоя - продувка снизу слоя зернистого материала газом.