ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Выброс частиц в надслоевое пространство и унос из слоя из "Котлы и топки с кипящим слоем " Наблюдения показывают, что мощные выбросы частиц на большую высоту при пузырьковом псевдоожижении наблюдаются значительно реже выхода пузырей и они связаны со слиянием пузырей у поверхности слоя, в результате чего образуется глубокая каверна, служащая концентратором потока газа. [c.62] При с = а (сферический пузырь) относительная скорость газа на выходе из полусферической лунки в 3 раза превышает величину Wk в соответствии с теорией сферических пузырей [10]. При с/а = 8, когда сливаются четыре пузыря, и при диаметре пузыря, скажем, 50 мм образуется лунка глубиной 200 м, скорость в ее устье в 34 раза превышает скорость в плотной фазе. Именно такие глубокие лунки и создают высокие султаны частиц. [c.62] Высота выброса частиц определяется не только начальной скоростью, но и взаимодействием их с потоком в надслоевом пространстве. Газ, выходящий из лунки, продолжает двигаться в надслоевом пространстве с приобретенной им большой скоростью, замедляясь из-за трения его с окружающим более медленным потоком. Для такой порции газа в [35] используется очень удачное название -ghost bubble , которое можно приблизительно перевести как невидимый пузырь . При этом не исключено образование вихревых колец, которые летят на порядок дальше, чем такой же шарик воздуха в оболочке, из-за фактического отсутствия трения на их границе [36]. [c.62] Термоанемометрические измерения в установке диаметром 0,24 м, выполненные Хорио [38] (здесь замеры выполнялись не ближе 0,4 м от поверхности слоя), показали, что отношение усредненного по сечению значения u/w уменьшается от 0,4 на высоте 0,5 м от слоя до 0,1 на высоте 2 м (при псевдоожижении стеклянных частиц 0,27 мм со скоростями 0,3 и 0,5 м/с в слое высотой 0,2 м) и от 0,15 до 0,05 (для частиц 1,08 мм и скорости 0,59 м/с). Вертикальная и горизонтальная составляющие среднеквадратичной пульсационной скорости различаются мало. Пульсационная скорость мало меняется и по радиусу аппарата, причем на небольшой высоте от поверхности слоя величина и получается у стен несколько ниже, чем в центре, а на большой высоте - наоборот. [c.63] Все это наглядно подтверждает следующий характер движения газа в надслоевом прЪстранстве. Невидимые пузыри, выходящие из слоя главным образом в его центральной части, в процессе подъема в надслоевом пространстве постепенно увеличиваются в размерах за счет вовлечения в вихревое движение окружающего газа и таким образом размываются. [c.63] В центральной части аппарата средняя скорость подъемного движения газа над слоем оказывается тем выше по сравнению с величиной W, чем больше площадь поперечного сечения аппарата и высота слоя, и приближается к w по мере выравнивания поля скоростей на высоте нескольких метров от уровня слоя. В пристенных областях скорости газа, наоборот, возрастают от очень небольших, а в слоях большой высоты - отрицательных значений сразу над слоем до средней величины в сечении, где поле скоростей выравнивается. [c.63] Пузыри поднимают вверх и частицы, выброшенные ими же в надслоевое пространство. Многочисленные измерения [37, 38] показывают, что в центральной части аппарата средняя скорость частиц направлена вверх, а в тонких пристенных областях - вниз. Средняя скорость подъемного движения частиц уменьшается по мере удаления от поверхности слоя (рис. 2.4), причем над поверхностью она превышает скорость псевдоожижения (среднюю по сечению). [c.64] Здесь Е - плотность потока поднимающихся частиц, т.е. масса частиц, пролетающих вверх через единицу площади данного сечения в единицу времени. Под входящими в (2.13) величинами можно понимать как локальные, так и усредненные по сечению значения. Точно такое же соотношение справедливо и для концентрации (т.е. объема частиц в единице объема надслоевого пространства) частиц, проходящих через данное сечение сверху вниз (падающих обратно в слой). [c.64] Разность 1 Е1 = ун равна массовому потоку частиц, уносимых из аппарата. При отсутствии уноса Е1 - Е1 = 0. [c.65] Звягиным экспериментально показано, что плотность распределения частиц по скорости вылета с поверхности слоя приближенно описывается функцией Гаусса с дисперсией = цдп/2, где бр среднеквадратичное значение скорости вылета. При некоторых предпосылках отсюда получается значение коэффициента в формуле (2.15) 3 = 2 /11 ыбр [33]- При псевдоожижении слоя корунда 0,27 мм высотой 0,2 м при V = 4,4, например, получено значение = 2,35 м/с, при котором формула (2.15) даже на высоте 0,6 м от поверхности слоя дает концентрацию частиц, превышающую 10% от (1 - 03). С увеличением скорости псевдоожижения величина Vзцgp возрастает, т.е. 3 уменьшается. [c.65] Авторы номограммы [39] указывают, что ею можно пользоваться для большинства порошков с размером частиц от 40 до 200 мкм. За неимением лучшего по ней можно ориентироваться и при расчете топок с кипящим слоем. Надежных формул, позволяющих учесть диаметр частиц, в литературе нет. [c.65] По одним данным 1 = 12, по другим [37] - 18,2. [c.65] Если в надслоевое пространство из пузырькового слоя наряду с крупными выбрасываются и мелкие частицы, то они, естественно, уносятся потоком за пределы отслойной зоны. [c.66] Авторы [39] считают, что концентрация их выше уровня постоянна, причем по их представлениям даже при большом содержании мелочи в слое она не может превышать концентрацию насыщения (1 - е,), определяющую предельную несущую способность потока, при превышении которой наст)гпает захлебывание , т.е. система переходит в состояние турбулентного или форсированного псевдоожижения. Для порозности на пределе захлебывания указывается величина 0,94-0,99, однако надежные методики расчета в литературе отсутствуют. [c.66] Если в слое интенсивно псевдоожижается полидисперсный материал (случай, характерный для топок), то в его объеме достаточно равномерно распределены различные по размерам частицы. Пузырь выбрасывает из слоя сгусток, который в начале летит достаточно кучно, а затем крупные частицы отстают от более мелких, сильнее увлекаемых газом, и возвращаются в слой тем раньше, чем они крупнее. В результате средний диаметр частиц по высоте над-слоевого пространства уменьшается (рис. 2.6). [c.66] Эксперименты Болтона и Дэвидсона [21] в циркуляционном кипящем слое подтвердили, что поток ссыпающихся вдоль стен, а значит, и поднимающихся в ядре слоя частиц, экспоненциально уменьшается по высоте, причем показатель Р=0,5 м оказался на порядок меньше, чем при псевдоожижении крупных частиц в пузырьковом режиме, формула (2.15). [c.67] В соответствии с формулой (2.17) предельная несущая способность потока Е при псевдоожижении мелких частиц определяется взаимодействием между частицами ядра и пристенной зоны. Постоянная концентрация частиц в ядре устанавливается на высоте, соответствующей условию Рг 1. [c.67] Девидсон [35, 21] приводит формулы для расчета коэффициента Р в пузырьковом и форсированном режимах псевдоожижения, но они получены на основании экспериментов в аппаратах небольших размеров, поэтому вопрос об их применимости к промышленным топкам не ясен. [c.67] Циркуляция мелких частиц возникает и под. действием неравномерности поля скоростей газа. В зоне предпочтительного выхода пузырей, где скорость газа велика, они увлекаются вверх, а в зонах с меньшими, а тем более отрицательными скоростями падают в слой. Поток уносимых из слоя частиц стабилизируется на высоте, на которой поле скоростей газа становится по сечению достаточно равномерным и затухают крупномасштабные пульсационные движения газа. Это также определяет предельную высоту отстойной зоны. [c.68] Вернуться к основной статье