Химическая технология. Носенко В.Н - 8 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ОмГУ | Омск

Составители: 

Рубрика: 

15
Лабораторная работа № 2
ГИДРОДИНАМИКА ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ
СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА
Цель работы: Экспериментально определить скорость на-
чала псевдоожижения и витания частиц при стесненных условиях
в потоке воздуха и сопоставить их с рассчитанными значениями.
Проследить условия перехода зернистого слоя из неподвижного
состояния во взвешенное и в режим пневмотранспорта.
Основные определения и теория процесса
В настоящее время
ряд процессов химической технологии,
при которых происходит взаимодействие газа или жидкости с вы-
сокодисперсным твердым материалом (сушка, обжиг, адсорбция,
каталитические процессы), осуществляют в аппаратах с так назы-
ваемым взвешенным (псевдоожиженным), или кипящим слоем. В
таких аппаратах указанные процессы существенно интенсифици-
руются.
Если через неподвижный слой твердых частиц, лежащих на
решетке
, пропускать снизу вверх поток газа или жидкости и при
этом постепенно увеличивать его скорость, то при некоторой ско-
рости среды, называемой критической (W
кр
), весь слой твердых
частиц переходит во взвешенное состояние.
При дальнейшем повышении скорости среды в аппарате
объем взвешенного слоя возрастает. Такой расширившийся взве-
шенный слой, в котором происходит интенсивное перемешивание
твердых частиц, во многом напоминает кипящую жидкость – он
«течет», принимает форму сосуда, через него пробулькивают пу-
зыри газа; поэтому его часто
и называют кипящим или псевдо-
ожиженным слоем.
На одиночную твердую частицу в направленном вверх по-
токе газа или жидкости действуют (рис. 2.1) сила тяжести G,
подъемная (архимедова) сила A и сила динамического (скоростно-
го) давления потока P.
16
Для сферической частицы диаметром d (м) эти силы вычис-
ляются по следующим формулам:
G
d
g
r
=
π
ρ
3
6
; (2.1)
Ag
d
c
=
π
ρ
3
6
; (2.2)
P
c
d
=
ψ
ρ
22
W
. (2.3)
Здесь
ρ
r
и
ρ
с
– плотности частицы и среды, кг/м
3
; W – скорость
потока (среды), м/с;
ψ
– безразмерный коэффициент, зависящий от
режима течения среды; g – ускорение свободного падения, м/c
2
.
Если G–A>P, то частица опускается вниз; если G–A<P, час-
тица уносится потоком вверх. При G–A=P, когда все силы, дейст-
вующие на частицу, уравновешены, частица находится в потоке во
взвешенном состоянии, «витает» в нем. Для газа можно пренеб-
речь архимедовой силой, тогда G
≈
P. Скорость среды, при которой
достигается такое взвешенное состояние частицы, называют ско-
ростью витания (W
вит
). При некоторой скорости среды, называе-
мой скоростью уноса (W
у
), взвешенный слой разрушается – твер-
дые частицы уносятся из аппарата потоком среды (возникает их
пневмотранспорт).
Следует отметить, что под скоростью движения псевдоожи-
жающего агента (среды) имеют в виду фиктивную скорость (W
ср
),
т. е. скорость среды, отнесенную к полному поперечному сечению
пустого аппарата:
с
W
V
f
р
=
, (2.4)
где V – объемный расход газа (жидкости), м
3
/с; f – площадь попе-
речного сечения аппарата, м
2
.
В действительности скорость W в промежутках между час-
тицами слоя, измерить которую трудно, всегда будет больше фик-
тивной.
Если, увеличивая постепенно расход газа, измерять диффе-
ренциальным манометром падение давления газа (рис. 2.2), т. е. из-
мерять гидравлическое сопротивление слоя ∆p
сл
от фиктивной ско-
рости газа W
ф
, то график будет иметь вид, показанный на рис. 2.3. 
                                                                       Для сферической частицы диаметром d (м) эти силы вычис-
                  Лабораторная работа № 2                         ляются по следующим формулам:
                                                                                                  π d3
                                                                                             G=        ρ g;                   (2.1)
   ГИДРОДИНАМИКА ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ                                                             6 r
            СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА                                                                    π d3
                                                                                            A=           ρc g ;               (2.2)
      Цель работы: Экспериментально определить скорость на-                                        6
чала псевдоожижения и витания частиц при стесненных условиях                               P = ψ W 2ρ c d 2 .                 (2.3)
в потоке воздуха и сопоставить их с рассчитанными значениями.
                                                                  Здесь ρr и ρс – плотности частицы и среды, кг/м3; W – скорость
Проследить условия перехода зернистого слоя из неподвижного
состояния во взвешенное и в режим пневмотранспорта.               потока (среды), м/с; ψ – безразмерный коэффициент, зависящий от
                                                                  режима течения среды; g – ускорение свободного падения, м/c2.
                                                                         Если G–A>P, то частица опускается вниз; если G–A

Страницы