ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Неоднородный псевдоожиженный слой с газовыми пузырями из "Высокотемпературные установки с псевдоожиженным слоем " Для высокотемпературных условий пока особенно трудно заменять свободные псевдоожнженные слои с пузырями более совершенными заторможенными или виброкипящими. [c.19] Несомненный методический интерес представляет предпринятая в Л. 517] попытка дать расчет гидродинамики, тепломассообмена и химического реагирования в неоднородных псевдоожиженных системах на общей основе — модели слоя с пузырями . Эта модель получена в результате упрощения данных о поведении газовых пузырей в слое. [c.19] Привлекательной стороной метода авторов Л. 517] является то, что из трудноопределимых величин необходимо знать лишь одну — расчетный средний размер пузырей в слое. Однако в нахождение и использование этой величины пока заложено так много условностей (упрощений), что сами авторы претендуют только яа возможность интерпретировать (с помощью своей модели) известные из литературы экспериментальные факты о тепло- и массообмене и каталитических реакциях в псевдоожижеином слое. [c.19] Прежде чем перечислять и оценивать упрощающие допущения в модели авторов [Л. 517], необходимо остановиться на менее схематизированных сведениях о поведении пузырей в псевдоожиженных газом слоях. [c.19] Авторы работ [Л. 430, 584, 596], не решая задачи о развитии неоднородности в псевдоожижеином слое, исследовали прохождение сквозь слой единичных пузырей, включая вопросы их стабильности, течения среды сквозь пузыри и вокруг них, а также движения материала, вызванного пузырями. [c.19] Обтекание пузыря в псевдоожижеином слое твердыми частицами напоминает движение элементов невязкой жидкости вокруг проходящего сквозь нее твердого тела, хотя аналогия неглубока [Л. 430, 584] и не распространяется на механизм обоих явлений. Поднимающиеся пузыри переносят за собой в виде шлейфа значительное количество материала и являются основной причиной его интенсивного перемешивания в слоях, псевдоожиженных газами. [c.19] Автор Л. 577] показал, что, несмотря на иную природу, подъемная сила, действующая на пузырь, численно равна весу вытесненного им материала, что подтверждено измерением поля давлений вокруг пузыря. В колонке прямоугольного сечения 240X150 мм автор (Л. 577] псевдоожижал воздухом слон различных частиц (бронзовые, стеклянные и полистироловые шарики, дробленое стекло, песок и манная крупа). [c.20] Плотность частиц изменялась от 1 060 до 8 835 кг/м . Форма —сферы, осколки, пластинки, округлые многогранники. Размер частиц (от 0,15 до 1,29 мм) и свойства поверхности (гладкая, шероховатая) почти не влияли на возникновение и форму пузырей. Что касается влияния формы частиц, то оно обнаруживалось лишь при большом удалении ее от сферической. Например, в слое пластинчатой слюды вообще не возникло пузырей, а только каналы. [c.20] Коэффициент К возрастал с уменьшением шлейфа и диаметра частиц, с переходом от сферических частиц к угловатым и увелте-нием Шп.у. Эти аргументы не независимы друг от друга. Шлейф имеет тенденцию к росту при уменьшении диаметра частиц и переходе от угловатых частиц к сферйческим. [c.21] Пузыри лишь 50—60% времени подъема двигались без разрушения и слияния 30—40% времени они находились в процессе раскалывания и около 10%—в процессе повторного слияния. Пузыри инжектировались в слои, имевшие Л/=1,0- 1,8. Во время подъема при Л/ 1,05 пузырь отдавал, а при Л/ 1,05 забирал газ из слоя. [c.21] Для слоя частиц 150—180 икм частота пульсаций пузыря была почти в 2 раза большей, чем для слоя частиц размером 300— 350 мкм. Отчасти из-за этого газообмен пузыря возрастал с уменьшением диаметра частиц. Опыты [Л. 622] интересны и тем, что здесь не качественно, а количественно определен газообмен инжектированных пузырей с эмульсией. Снимки показали, что большое количество NOa переносится из пузыря в эмульсию отрываюш,имися кусками шлейфа, и дали возможность подсчитать соответствующую состав-ляюш,ую газообмена по частоте отрыва и размеру этих кусков. Затем к ней была добавлена составляющая, обусловленная молекулярной диффузией NO2 из облака. Подсчитанные таким образом коэффициенты газообмена были проконтролированы второй серией опытов, в которой в псевдоожижеиный воздухом слой инжектировался пузырь СО2 и при прохождении его через две контрольные точки, отстоявшие одна от другой на 300 мм, из него отбирались пробы газа иа хроматографический анализ. Было получено удовлетворительное совпадение средних коэффициентов газообмена, подсчитанных для обеих серий опытов, хотя в опытах с СО2 имелся большой разброс точек, особенно для слоев крупных частиц (300—Э50 мкм). [c.22] Естественные (не инжектированные) пузыри в развитых псевдо-ожиженных слоях обнаруживают, как уже удалось установить, ряд особенностей. Так, в свободных псевдоожиженных слоях больших сечения и высоты пузыри могут разрастаться очень сильно в результате слияния и отбора газа из сплошной фазы. Об этом свидетельствуют, в частности, опыты [Л. Зв4] с лабораторным (диаметром 292 мм) псевдоожиженным слоем стеклянных шариков. Они показали, что из-за слияния на высоте менее 1 м число пузырей уменьшалось на три или более порядков, а средний объем остающихся пузырей возрастал соответственно более чем в тысячу раз. Таким образом, в моделях для расчета процессов контактирования твердой фазы с газом, например химического реагирования, если оно не завершается вблизи решетки, следовало бы учитывать быстрый рост пузырей, а не принимать их одинаковыми и равномерно распределенными по всему объему слоя. Автор (Л. 640] в своих опытах с псевдоожиженным слоем сечением 1,22X1,22 м и высотой до 2,74 м вообще не обнаружил каких-либо признаков достижения максимальной скорости подъема пузырей, а это значит и предельного их размера. Он наблюдал довольно быстрый подъем пузырей — на уровне 2,44 м от решетки в псевдоожиженном слое высотой 2,74 м, состоявшем из мелкого песка (шп,у = 2,5 см1сек), при N = 9 средняя скорость пузырей составила 2,44 м/сек. Если оценить средний диаметр пузыря на атом уровне по формуле (1-6), положив /(=1,2, то он будет равен О, 84 м. [c.22] В условиях естественного образования пузырей на газораспределительной решетке начальный ( отрывной ) диаметр их может быть больше, чем при образовании одиночного пузыря на отдельном сопле того же сечения, что и у отверстия решетки. Так, в опытах И. Мути и др. при больших скоростях фильтрации отрывной диаметр возрастал из-за слияния зародышей пузырей, одновременно формировавшихся на соседних отверстиях решетки. [c.23] Авторы [Л. 475] нашли, что скорость подъема естественных газовых пузырей в псевдоожиженном слое возрастает, когда они вытягиваются в вертикальном направлении, что имеет место при слиянии их. Скорость подъема групп пузырей больше, чем отдельных, не влияющих друг на друга. В результате средняя скорость подъема естественных яузырей больше, чем расчетная, по имеющимся теориям. О большой скорости подъема цепочек движущихся один за другим пузырей ранее сообщал автор 1[Л. 623]. [c.23] Данные (Л. 475] подтверждаются и работой [Л. 464]. Проведенные там измерения скорости естественных пузырей в псевдоожиженном слое, показали даже, что на скорость движения каждого пузыря сильнее влияет расположение соседних пузырей, чем размер самого иузыря. В условиях большой концентрации пузырей они поднимаются гораздо быстрее изолированных пузырей того же объема. Этим объясняются считавшиеся аномальными опытные данные о меньшем расширении неоднородного псевдоожиженного слоя, чем расчетное по скорости подъема изолированных пузырей (поршней) максимально возможного диаметра, равного диаметру слоя. В итоге авторы [Л. 464] считают, что результаты измерений скорости изоли-роваиных пузырей мало пригодны для суждения о поведении естественных пузырей. [c.23] Крупным недостатком модели [Л. 517] япляется и то, что в ней нет учета особенностей процессов обмена в нижней прирешеточной части слоя. Авторы склонны искать здесь оправдания в предположительной неточности выводов 1Л, 618] о том, что межфазовый мас-сообмен в основном завершается именно в прирешеточиой зоне. В целом, как отмечают и сами авторы [Л. 517], предложенная модель требует совершенствования. [c.25] По измерениям амялитуды пульсаций в 1[Л. 319] сделано заключение, что неоднородность псевдоожижения полидисперсного слоя увеличивается по мере выдувания пыли, являющейся по известному старому представлению Травипского (Л. 141] как бы смазкой между крупными частицами. [c.25] Однако к подобному наглядному представлению следует относиться с большой осторожностью, так как позднее было показано, что бинарные смеси крупных частиц и мелочи обладают даже большей эффективной вязкостью, чем монофракцион-ные. Очевидно, правы авторы [Л. 118], отмечая, что наиболее существенным для уменьшения неоднородности псевдоожижения является не просто присутствие в слое мелочи, а наличие широкой гаммы размеров частиц — плавный переход от самых крупных самым мелким . Это подтверждает рис. 1-5 из [Л. 118]. Автор [Л. 547] также сообщает об уменьшении неоднородности при широком фракционном составе слоя. [c.25] Вернуться к основной статье