ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Турбулентный и форсированный режимы псевдоожижения из "Котлы и топки с кипящим слоем " Из всех режимов псевдоожижения пузырьковый является наиболее неоднородным, поскольку слой состоит из двух четко разграниченных фаз. С ростом скорости псевдоожижения размеры пузырей растут, неоднородность увеличивается, что проявляется, в частности, и в увеличении амплитуды пульсаций давления над решеткой. [c.30] Из рис. 1.7 видно, что амплитуда возрастает до определенного предела, а затем, достигнув максимума, начинает уменьшаться. Это означает начало перехода к качественно новому режиму, когда в результате непрерывного слияния пузырей слой пронизывается беспорядочно появляющимися каналами газа, которые интенсивно перебрасывают пакеты, пряди и полосы мелкозернистого материала по всему объему слоя. Создается впечатление, что эти пряди образуют непрерывно меняющуюся сетку, состоящую из множества маленьких вихрей. Такой режим получил название турбулентного. [c.30] Измерения с помощью емкостного датчика показывают, что флуктуации плотности в турбулентном режиме уменьшаются, в частности, предельные порозности е = Спр и е = 1 в спектре ее мгновенных значений почти не встречаются. [c.30] Скорость псевдоожижения к н. , соответствующую максимуму амплитуды, принято считать скоростью начала перехода к турбулентному режиму. Турбулентный режим считается сформировавшимся полностью при скорости к 1, при которой интенсивность пульсаций давления становится практически постоянной. [c.30] Как видно из рис. 1.7, развитый турбулентный режим действительно характеризуется значительно меньшим (практически на порядок) уровнем пульсаций давления, чем пузырьковый или поршневой. [c.30] Из рис. 1.7,6, построенного по данным, полученным Н.Ф. Филип-повским и А.В. Мудреченко, видно, что в слое тяжелых (корундовых) частиц крупнее 0,4 мм максимум амплитуды пульсаций наблюдается при скорости, меньшей скорости витания, а величина и/ видимо, близка к При к Wв опыты в слое таких частиц не проводились из-за сильного выноса, несмотря на большую (7 м) высоту аппарата. В слое мелких монодисперсных (6 = 0,12 мм) частиц разница между величинами и/нл и также оказалась не столь значительной, как на рис. 1.7, а. Это, по-видимому, объясняется полидисперсным составом песка на рис. 1.7, а, характер турбулентного псевдоожижения которого определяется крупными фракциями. [c.31] Наконец, Накажима и др. [19] обнаружили, что начиная с определенной скорости слой расширяется не только из-за увеличения объема пузырей, но и из-за возрастания порозности плотной фазы. Эта скорость соответствует, видимо, величине и авторы рекомендуют для ее расчета формулу Нсд, = 0,663 Аг - . [c.32] Все формулы дают близкие результаты. Расхождения, по-види-мому, объясняются не только различиями в установках и условиях эксперимента, но и отсутствием четкого разграничения между турбулентным и следующим за ним форсированным режимами псевдоожижения. Следует отметить, что на полидисперсном материале переход от пузырькового режима к турбулентному и форсированному смазывается из-за уноса мелких частиц, т.е. приведенные формулы имеют относительный смысл. [c.32] По данным Родеса и Гелдарта [20] величина возрастает с увеличением диаметра частиц в степени 0,33-0,59 (в диапазоне 38-1090 мкм), их плотности - в степени 0,51-0,58 (р, = 327-5-2660 кг/м ), что согласуется с приведенными формулами. [c.32] При и И5 в материал из слоя постепенно выносится и длительная работа в непрерывном режиме возможна лишь при компенсации уноса. Обычно это делается путем его улавливания и возврата в слой, т.е. путем применения циркуляционного режима псевдоожижения. При этом рециркуляция может быть как внешней, так и внутренней. Для создания внешней рециркуляции обычно применяют циклоны, установленные вне аппарата или в надслоевом пространстве. Уловленные ими частицы возвращаются в нижнюю часть слоя, поэтому концентрация их внизу (у решетки) выше, чем вверху. [c.32] Из рис. 1.4,6 видно, что при больших скоростях псевдоожижения в пузырьковом режиме концентрация частиц в центре аппарата значительно меньше, чем у стен в турбулентном и форсированном режимах это различие усиливается. [c.33] Схематизируя процесс, можно сказать, что циркуляционный КИПЯЦЦ1Й слой состоит из быстро поднимающейся в центре разбавленной фазы частиц и более плотного опускного потока вдоль стен. Между этими потоками происходит интенсивный обмен группами частиц - так называемыми кластерами, т.е. рыхлыми образованиями, которые непрерывно образуются и распадаются. Как показывают измерения лазерным термоанемометром [21] в слое частиц катализатора диаметром 50 мкм, поперечный размер кластеров в середине трубы составляет около 5 мм, а у стен - от 10 мм в верхней части аппарата до 30 мм в нижней. [c.33] Расходы частиц как в подъемном, так и в опускном потоках уменьшаются по высоте аппарата, соответственно уменьшается и их концентрация. С этой точки зрения структура циркуляционного (т.е. развитого турбулентного и форсированного) слоя аналогична структуре надслоевого пространства в пузырьковом режиме с примерно экспоненциальным уменьшением плотности по мере удаления от решетки. [c.33] Концентрация частиц в верхней части стояка зависит от конструктивного оформления выхода. Если, например, поток отводится из стояка через приваренный перпендикулярно патрубок меньшего диаметра, то в районе выхода появляются вихри, частицы отражаются от крыши и стен стояка и ссыпаются вдоль стен вниз. В результате плотность потока в районе выхода увеличивается (иногда - существенно), а распределение ее по высоте оказывается аномальным — плотность снижается сверху вниз до тех пор, пока расход опускающегося, у стен материала не уменьшится до стабилизированного значения. [c.33] В опытах Грейса [19] в установке высотой 9,3 м концентрация частиц на расстоянии 8,61 м от решетки была примерно в 2 раза больше, чем на высоте 4,04 м, и практически совпадала с концентрацией в нижней части стояка на высоте 0,84 м. [c.33] Наоборот, когда выходной срез вертикального стояка располагается в середине отстойного бункера с наклонным дном, как, например, показали Монсье и др. [20], т.е. коэффициент отражения частиц на выходе практически равен нулю, плотность потока на выходном участке не изменяется. [c.34] Распределение материала по высоте аппарата в циркуляционном режиме псевдоожижения зависит не только от скорости (расхода) псевдоожижающего агента, но и от расхода С, циркулирующих частиц. [c.34] Как видно из рис. 1.8, концентрация частиц непостоянна по вы соте слоя. В нижней зоне, высота которой доходит до 1 м при боль ших значениях р, концентрация достаточно велика и резко умень шается с высотой. Выше этой зоны давления уменьшается по линей ному закону, т.е. концентрация практически постоянна. Наконец, увеличение концентрации на высоте 8-9 м связано с влиянием выхода. [c.34] При обработке опытных данных весь аппарат разбивался на три участка высотой соответственно 0,373 (нижний, начинающийся на 0,044 м от решетки), 1,062 (средний) и 7,746 (верхний с практически постоянной концентрацией) и для каждого из них подсчитывалась средняя скорость подъема частиц равная произведению удельного массового расхода материала через установку на длину I участка, деленному на массу Др, частиц, содержащихся на данном участке. [c.34] Скорость частиц на всех участках оказалась практически не зависящей от расхода материала, увеличиваясь при увеличении скорости псевдоожижения (рис. 1.9). При у 8-5-9 м/с наступал режим пневмотранспорта частицы по всему сечению канала на всех уровнях двигались вверх, а пульсации давления практически исчезали. При снижении к до 2 м/с пульсации катастрофически нарастали, так что при н 2 м/с наступал завал установки. Как видно из рис. 1.9, скорость частиц при этом стремилась к нулю на всех участках, несмотря на то что скорость псевдоожижения намного превышала скорость витания (0,4 и 0,15 м/с соответственно для максимального 85 мкм и среднего 49 мкм) диаметров использованных частиц глинозема. [c.34] Вернуться к основной статье