Учебное пособие: Гидромеханические процессы

Скорости газа (жидкости), при которой неподвижный слой зернистого твердого материала переходит в псевдоожиженное состояние, называется скоростью начала псевдоожижения (или первой критической) - w_ПС.

Скорость газа (или жидкости) при которой начинается массовый вынос частиц из слоя, называется скоростью уноса или иначе, скоростью свободного витания - w_{СВ .} При w> w_СВ частицы уносятся из слоя, их весовое количество в слое падает в результате уменьшается энергия, необходимая для поддержания твердой фазы во взвешенном состоянии. По этой причине ∆Р_сл точки В понижается.

Явление массового уноса твердых частиц используют в промышленности для перемещения сыпучих материалов (пневмотранспорт).

Опыты по определению перепада давления D P , а также веса слоя зернистого материала G_сл. Показывают, что критическая скорость w_кр. Отвечает соотношению:

G_сл. = D P. S ( 3.1)

где: G_{сл. -} вес зернистого слоя, кг;

S - площадь поперечного сечения аппарата, м² .

Поскольку уравнение (3.1) выражает силу гидравлического сопротивления слоя, можно отметить, что состояние псевдоожижения возникает при скорости потока, которая соответствует силе гидравлического сопротивления слоя, равного весу слоя. Рабочие скорости потоков при проведении процессов с применением псевдоожиженного слоя зернистого материала выбирается в пределах:

w_p = nw_кр. = (2 ¸ 10) w_кр (3.2)

где: n - число псевдоожижения, характеризующее отношение рабочей скорости потока газа и критической скорости (начала псевдоожижения).

При достижении скорости газа некоторого значения w_у (точка В) псевдоожиженный слой практически прекращает свое существование, так как начинается процесс пневмотранспорта материала.

Переход твердых частиц неподвижного слоя во взвешенное состояние будет происходить тогда, когда сила F динамического воздействия потока на частицу станет равной весу ее за вычетом подъемной (архимедовой) силы R :

(3.3)

где: r_Т , r_С - плотность твердой частицы и среды, соответственно, кг/м³ .

Отношение рабочей скорости w_раб (в пределах w_{ПС -} w_СВ ) к скорости начала псевдоожижения w_ПС называется числом псевдоожижения

(3.4)

K_W - характеризует интенсивность перемешивания частиц и состояния ПС. Опытным путем найдено, что во многих случаях интенсивное перемешивание достигает при K_W = 2, хотя оптимальные значения устанавливаются практически для каждого конкретного процесса.

Отношение высоты псевдоожиженного слоя (H_{C П} ) к первоначальной высоте неподвижного слоя (H₀ ) называется степенью расширения

(3.5)

В системах капельная жидкость - твердые частицы (например, процессы экстракция, адсорбция) увеличение скорости потока выше w_ПС приводит к спокойному, постепенному расширению слоя. Образование больших пузырей или неоднородности не наблюдается. Такой ПС называется однородным слоем.

Обычно система газ - твердые частицы (например, су