ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы О подходах к изучению гидродинамики псевдоожиженного слоя из "Высокотемпературные установки с псевдоожиженным слоем " В последние годы ряд работ лучше, чем прежде, объяснил наличие неоднородности даже в слоях, псевдоожиженных капельными жидкостями [Л. 376, 499, 565]. Показано, что состояние однородного псевдоожижения принципиально неустойчиво. Это связано прежде всего с инерционностью частиц. Любое малое возмущение плотности псевдоожиженного слоя, имеющее вертикальную составляющую, не затухает, а растет [Л. 565] по мере распространения от места возникновения. Противоположное мнение [Л. 54 8—550] о принципиальной устойчивости однородного псевдоожиженного слоя, видимо, неправильно, так как базируется на ряде упрощающих допущений. В частности, в указанных работах принимается, что в псевдоожиженных системах отсутствуют значительные возмущения, создаваемые входным газораспределительным устройством, и игнорируются экспериментальные данные о действительной неоднородности практически кажущихся однородными слоев, ясевдоожиженных капельными жидкостями [Л. 521]. [c.9] В данной книге мы будем рассматриаать лишь псевдоожижен-ные газом, а потому существенно неоднородные, системы. Для их описания до сих пор наибольшим распространением пользуется давно предложенная в [Л. 626] простейшая двухфазная модель. Согласно этой модели весь газ сверх необходимого для минимального псевдоожижения прорывается в виде пузырей (прерывной фазы ), а остальная часть слоя (часто называемая непрерывной, а иногда плотной или эмульсионной фазой ) находится в состоянии минимального нсевдоожижения. [c.10] Наблюдения автора [Л. 438] также подтверждают реальность периодического возникновения в псевдоожиженном слое уплотнений верхней части, приводящего к ее опрокидыванию и флуктуациям высоты слоя. [c.11] 229] выдвинута гидродинамическая теория псевдоожи-женного слоя. По этой теории псевдоожижение — это превращение упруго вязкой среды (какой является сыпучий материал) в среду, наделенную только вязкими свойствами, когда нормальные напряжения в слое становятся равными нулю. Идеально однородное лсевдо-ожиженное состояние образуется в том случае, когда рыхлая структура слоя является более устойчивой . При неустойчивости имеются локальные дисбалансы объемных и поверхностных сил а псевдоожиженном слое. Это приводит к временному образованию внутренних (нормальных) напряжений и разрывам слоя — образованию каверн , т. е. областей относительно свободных от твердых частиц. В псевдоожиженном слое эти каверны можно рассматривать как пузыри. Но аналогию их с пузырями газа в жидкости автор [Л. 228] справедливо считает весьма условной. [c.11] Противоточная модель (Л. 434] описывает появление вихревого движения в неоднородном псевдоожиженном слое как результат обмена газом и материалом между текущей вниз плотной и движущейся вверх разбавленной фазами . При достаточно высокой интенсивности обмена материалом между фазами эта модель яереходит в модель турбулентной диффузии. Сообщается, что с помощью про-тивоточной модели получены выражения для распределения продолжительности пребывания газа в слое и в некоторых предельных случаях для перемешивания материала и газа. Рассмотрено взаимодействие материала и газа для химической реакции первого порядка. [c.12] Следует упомянуть работы [Л. 76, 296, 297] по статистическому описанию гидродинамики неоднородных псевдоожиженных систем. [c.12] В частности, в [Л. 76] из физических условий взаимодействия твердых частиц н потока псевдоожижающего агента получена незамкнутая система уравнений движения. Для ее замыкания автор ввел представление о существовании некоторых изотропных микро-возмущеннй, не вскрывая их природы. Далее, для получения решений принято представление о взаимопроникновении обеих фаз (твердой и газовой). Оно не противоречит дискретности структуры псев-доожиженного слоя, так как в одной и той же точке слоя в разные моменты времени может находиться любая из фаз. [c.12] Интересна и прямо противоположная попытка описания неоднородного псевдоожижения как сугубо детерминированного процесса, лишенно1 о всяких элементов случайности. Такой подход предложен в Л. 120]. Авторы его справедливо подчеркивают привлекательность соединения экспериментальных исследований и аналитического аппарата. Затем, полагая, что профили локальных скоростей газа могут быть получены из эксперимента, они аналитически исследуют движение твердой фазы неоднородного псевдоожиженного слоя. Сделав ряд упрощающих допущений, авторы получают уравнения движения частицы и исследуют их решения с помощью качественной теории дифференциальных уравнений. В результате исследования дается физическая интерпретация, объясняющая возникновение разрывов слоя и статистически стационарных зон повышенной концентрации твердой фазы. [c.13] Ко второй группе можно отнести модели, в которых пытаются описать физическую структуру неоднородного псевдоожиженного слоя, как, например, в теории пузырей , развивавшейся Дэвидсоном, Гаррисоном, Роу, и др. Подобный подход в принципе представляется даже более привлекательным, чем первый, если только не переоценивать точность и универсальность положенной в основу модели. Можно ожидать, что теория пузырей в сочетании с другой моделью, учитывающей особенности прирешеточной зоны слоя, будет перспективна для расчета аппаратов со свободным псевдоожижен-ным слоем с пузырями. Правда, свободный псевдоожиженный слой с пузырями сам не очень перспективен для проведения процессов, лимитируемых межфазовым обменом и в этих случаях, видимо, уступит место более однородным системам, таким, как тонкие или заторможенные (насадкой, пучками труб и т. п.) псевдоожиженные слои. Возможное. исключение — свободный слой крупных частиц. [c.13] Различные подходы, по крайней мере на данной стадии развития науки о псевдоожижении, не исключают друг друга, а скорее дополняют. Если, например, пользуясь одним, легче получить расчетные зависимости интерпол-яционного типа, накопив соответствующие этому подходу опытные данные, то другой может глубже осветить влияние иных факторов и дать указания, огда первый подход становится непригодным из-за принятых в нем упрощающих допущений. [c.13] Вернуться к основной статье