Couches granuleuses et poreuses

Dans de nombreux procédés de technologie chimique, les fluides d'égouttement ou les gaz sont déplacés par des couches fixes de matériaux constitués d'éléments individuels.

La forme et la taille des éléments de couches granulaires sont très diverses: les plus petites particules de couches de sédiments sur des filtres, des granulés, des comprimés et des morceaux de catalyseurs ou d'adsorbants, de grandes buses (sous forme de bagues, selles, etc.) utilisées dans Colonnes d'absorption et de distillation. Dans ce cas, des couches granuleuses peuvent être monodisperse ou alors polydisperseselon si les particules de la même couche sont identiques ou différentes.

Lorsque le fluide se déplace à travers une couche de grain, lorsque le débit remplit complètement l'espace libre entre les particules de couche, il peut être considéré que le liquide s'écoule simultanément dans des éléments individuels de la couche et se déplace à l'intérieur des canaux de forme incorrects formés par le vide et les pores entre les éléments. L'étude d'un tel mouvement, comme indiqué, est une méthode mixte d'hydrodynamique.

Lors du calcul de la résistance hydraulique de la couche de grain, une dépendance similaire au type d'équation (II, 67A) peut être utilisée pour déterminer la perte de pression de friction dans les pipelines:

Cependant, le coefficient l dans l'équation (II, 75) ne correspond formellement que sur le coefficient de frottement dans l'équation (II, 67A). Il reflète non seulement l'effet de la résistance aux frictions, mais également des résistances locales supplémentaires résultant du mouvement du fluide sur les canaux incurvés dans la couche et rationalisent les éléments individuels de la couche. Ainsi, l dans l'équation (II, 72) est un coefficient de résistance courante.

Diamètre équivalent rÉ. E Correspondant à la section transversale totale des canaux de la couche de grain peut être définie comme suit.

La couche de céréale est caractérisée par la taille de ses particules, ainsi que la surface spécifique et la fraction du volume libre.

Surface spécifique A.(m 2 / m 3) la surface des éléments ou des particules de matériau dans une unité de volume occupée par la couche,

Part du volume libre, ou alors porosité E, exprime le volume d'espace libre entre les particules d'un volume du volume occupé par la couche.

Si un V. - couche de grain totale, et V. 0 est un volume occupé par les éléments eux-mêmes ou des particules formant la couche, puis e \u003d ( V.− V. 0)/V.. C'est une ampleur de dimension.

Laisser la section transversale de l'appareil rempli d'une couche de grain, est S. (m 2.), et la hauteur de la couche est égale N. (m.). Puis le volume de la couche V \u003d sh et volume V 0 \u003d sh (1 - e). En conséquence, le volume libre de la couche V. St. \u003d She, et la surface des particules égales à la surface des canaux formés par eux est Sha.

Afin de déterminer la section transversale totale des canaux de couche, ou la section libre de la couche requise pour calculer rÉ. e, il est nécessaire de diviser le volume libre de la couche V. SV sur la longueur des canaux. Cependant, leur longueur n'est pas la même et doit être en moyenne. Si la longueur moyenne du canal dépasse la hauteur totale de la couche en une fois, la longueur moyenne des canaux est égale à A à H.et la section transversale gratuite de la couche est SHe / A à H. = S.e / A K, où un k est le coefficient de courbure des canaux.

Le périmètre humidifié de la section transversale libre de la couche peut être calculé en divisant la surface totale des canaux sur leur longueur moyenne, c'est-à-dire SHa / A à H. = S.a / A à.

Par conséquent, le diamètre équivalent des canaux de la couche de grain, selon l'équation (II, 27A), sera exprimé par l'attitude

(Ii, 76)

De cette façon, le diamètre équivalent de la couche de grain est déterminé par la division de la proportion de la quémanification du volume libre de la couche sur sa surface spécifique.

Diamètre équivalent rÉ. E peut également être exprimé à travers la taille des particules constituant la couche. Soit in 1. m 3. couche occupée pparticules. Le volume des particules elles-mêmes est (1 - E) et leur surface est une,

Volume moyen d'une particule

et sa surface

où rÉ. - le diamètre de la balle équivalente ayant le même volume que la particule; F. - Facteur de forme défini par l'équation (II, 76); Pour les particules sphériques F. = 1.

Alors le rapport de la surface de la particule à son volume

Substituer la valeur uNE.dans l'équation (II, 76), nous obtenons

Pour les couches de polydisperse granulaires de diamètre calculé rÉ. Calculer de la relation

où x I. - Volume ou, avec la même densité, fraction de masse de particules avec un diamètre d I.. Lors de la détermination de la composition dispersée avec une analyse de tamis de la valeur diabolique représentent les dimensions de tamis moyens des fractions correspondantes, c'est-à-dire Valeurs moyennes entre la taille des tamis qui passe et non-passagers.

Dans l'équation (II, 72), viennent dans la vitesse réelle du fluide dans les canaux de la couche, ce qui est difficile à trouver. Par conséquent, il est conseillé de l'exprimer par la vitesse, attribuée sous condition à la section transversale complète de la couche ou de l'appareil. Ce taux égal au rapport du flux de volume de liquide à l'ensemble de la section transversale de la couche est appelé vitesse fictive et désigne le symbole w. 0 .

Dans le même temps, pour calculer la vitesse réelle, les canaux de courbure sont classiquement négligés, selon lesquels le liquide se déplace dans la couche, c'est-à-dire Considérons la longueur moyenne des canaux égaux à la hauteur H. couche (a k \u003d 1). Pour l. = N. La coupe totale des canaux est SHe / H. = S.e; Le travail de cette section pour la vitesse w. Dans les canaux égaux au débit volumétrique, qui peut également être déterminé par le travail SW. 0. D'ici S.e. w. = SW. 0. En conséquence, la dépendance entre la vitesse réelle w. et vitesse fictive w. 0 est exprimé par le ratio

En fait une magnitude w. La vitesse moins fluide dans les canaux réels, et plus plus est plus grand le coefficient de courbure plus grand w. K. Cependant, cette distinction n'a pas d'effet significatif sur le type d'équation calculée de la résistance hydraulique. Par conséquent, l'équation (II, 72) est substituée w.Selon l'expression (II, 73), et au lieu de la longueur des canaux l. - Hauteur générale H. couche. De plus, à la place rÉ. e à l'équation (II, 74) mettre son expression conformément à la dépendance (II, 77), puis obtenir

(Ii, 81)

Coefficient de résistance H., ainsi que lorsque le fluide se déplace dans des tuyaux et le mouvement des corps dans des liquides dépend du mode hydrodynamique, déterminé par la valeur de critère Reynolds. Dans ce cas, après la substitution W de l'expression (II, 81) et D E, selon la dépendance (II, 75), l'expression du critère REYNOLDS prend la forme

où W. - Vélocité de fluide de masse, attribuée à 1 m 2. Sections de l'appareil, kg / m. 2 sec).

Lors du remplacement de la surface spécifique dans l'expression (II, 82) uNE. Sa valeur de la dépendance (II, 81) ou avec une substitution directe dans les valeurs RE rÉ. E, selon l'équation (II, 77), le ratio est obtenu:

(Ii, 83)

Le complexe sans dimension RE 0 est un critère modifié Reynolds, exprimé à travers la vitesse du fluide fictif et la taille des particules de la couche ( rÉ. - le diamètre de la balle ayant le même volume que la particule).

Un certain nombre de dépendances sont proposées pour calculer le coefficient de résistance. R, avec différents modes de mouvement fluide à travers la couche. Toutes ces équations sont obtenues par la généralisation des données expérimentales de divers chercheurs et donnent des résultats plus ou moins cohérents. Pour tous les modes de mouvement s'applique en particulier à l'équation généralisée

Dans cette équation, le critère RE 0 est exprimé par la dépendance (II, 82) ou (II, 83).

Il convient de noter que lorsque le fluide (gaz) se déplace à travers une couche de grain, la turbulence se développe de manière significative plus tôt que pendant les tuyaux et il n'y a pas de transition nette entre les modes laminaires et turbulents. Le mode laminaire existe pratiquement à propos de< 50. В данном режиме для зернистого слоя l = A/Re [ср. с урав­нениями (II,53) и (II,62)].

Quand re< 1 вторым слагаемым в правой части уравнения (II,85) можно пренебречь и определять l по уравнению

Sous RE\u003e 7000, la surface auto du mode de mouvement turbulent dans la couche de grain se produit lorsque vous pouvez négliger le premier terme dans la partie droite de l'équation (II, 134), dans ce cas

[cf. Avec des expressions (II, 60) et (II, 62) pour le flux de fluide sur des tuyaux et pour le mouvement des corps dans des liquides].

L'équation (II, 85) est applicable à des couches granulaires avec une distribution relativement uniforme de vides (couches de balles, granulés, grains, particules incorrectes). Dans le même fardeau, pour les buses en forme d'anneau, les valeurs de l sur cette équation en mode turbulent sont obtenues en raison du fait que les cavités internes des anneaux violent la distribution uniforme du vide.

Considérez plus en détail le mouvement laminaire du liquide à travers une couche granuleuse. Un tel régime d'écoulement de fluide est souvent observé dans l'un des processus courants de séparation des systèmes inhomogènes - filtrant à travers un milieu poreux (couche de précipité et trous de la partition de filtre). Avec un petit diamètre de pores et, en conséquence, une faible valeur du mouvement RE (plus petit) du fluide pendant la filtration est laminaire. Substituer l de l'équation (II, 85A) et d'expression (II, 72) pour une équation (II, 81), après des transformations élémentaires que nous obtenons

où J F est le coefficient de forme associé aux facteurs de forme par la relation

j F \u003d 1 / F 2 (II.86A)

L'équation (II, 86) peut être utilisée pour calculer la résistivité du précipité, lorsque la taille de ses particules est assez grande.

À partir de l'équation (II, 86), on peut voir que la résistance hydraulique de la couche de grain pendant le mouvement laminaire du fluide est proportionnelle à sa vitesse dans le premier degré.

Avec une turbulence croissante, l'effet de la vitesse fluide sur la résistance hydraulique augmente. Dans la limite - pour la région de formage automatique - substitution à l'équation (II, 70), les valeurs de l de l'expression (II, 74) conduit à une dépendance quadratique D r De la vitesse.

Les valeurs de E, A, F (ou J F) pour divers matériaux de différentes manières de les télécharger sont généralement expérimentales et sont données dans la référence.

Les F (ou J F) expérimentalement sont souvent déterminés en mesurant la résistance hydraulique de la couche constituée de particules de ce matériau de la taille appropriée, avec une part connue du volume libre. Signification D. r Avec une certaine signification W. 0, correspondant au mode laminaire et à une température fixe (et donc de viscosité) du fluide, calculez F (ou J F) par équation (II, 75).

La porosité E dépend en grande partie du procédé de chargement de la couche. Ainsi, avec un remblai gratuit de la couche de particules sphériques, la part du volume libre de la couche de grain peut être en moyenne adoptée E »0,4. Cependant, presque E dans ce cas peut varier de 0,35 à 0,45 ou plus. De plus, la valeur de E peut dépendre du rapport entre le diamètre rÉ. Particules et diamètre RÉ. Le dispositif dans lequel se trouve la couche. Ceci est dû à la soi-disant effet d'incin: La densité de l'emballage des particules adjacentes aux parois de l'appareil est toujours plus petite et la porosité de la couche sur les murs est toujours supérieure à celle de la partie centrale de l'appareil. La différence spécifiée de la préparation est la plus significative, plus l'attitude d / D.. Donc pour d / D. \u003d 0,25, c'est-à-dire Lorsque le diamètre de l'appareil dépasse le diamètre de la particule de la couche n'est que quatre fois, le confort de la couche peut atteindre environ 10% de plus que dans le dispositif dans lequel l'effet des murs est négligeable. En conséquence, lors de la modélisation des appareils industriels avec une couche de grain, le diamètre du modèle doit dépasser le diamètre des particules de couche au moins 8-10 fois.

L'effet d'apparition modifie non seulement la porosité de la couche, mais conduit également à une préparation inégale de celui-ci dans la section transversale de l'appareil. Ceci, à son tour, provoque un débit inégal des débits: les vitesses des murs, où la proportion du volume libre de la couche est plus grande et la résistance au mouvement ci-dessous dépasse les vitesses de la partie centrale de l'appareil. Ainsi, dans les couches câblées, il peut y avoir un glissement ("contournement") d'une partie supérieure ou inférieure du débit sans un contact suffisamment long avec une couche granulaire.

Certains appareils fonctionnent avec une couche de gaz granulaire mobile (moins souvent de liquides) se produisent en se déplaçant lentement de haut en bas (sous l'action de la gravité) couches granulaires denses. Selon ce principe, par exemple, des adsorbeurs avec une couche mobile d'un sorbant granulaire. La résistance hydraulique de la couche de grain mobile diffère de la résistance de la fixe en raison de l'augmentation de la proportion du volume libre de la couche au cours de son mouvement, ainsi que de certains lisses de gaz (ou de liquide) par une couche mobile. Les données pour calculer la résistance hydraulique des couches granulaires mobiles sont données dans la littérature spéciale.

Lorsque le fluide passe à travers les couches granuleuses fixes, le flux coule dans des éléments de couche séparés et se déplace à l'intérieur des canaux de forme complexe. L'analyse d'un tel mouvement représente un problème d'hydrodynamique mixte. Pour simplifier le calcul de ces processus, ils sont considérés comme une tâche interne. Ensuite, vous pouvez enregistrer

Ici le coefficient de friction est un coefficient de résistance communedépend des caractéristiques géométriques du matériau de grain et est déterminée par des équations empiriques.

La complexité au calcul de l'équation ci-dessus est la définition d'un diamètre équivalent, qui est exprimé à travers les principales caractéristiques du matériau de grain - surface spécifique et volume libre.

Aire de surface spécifique- - la surface des particules du matériau dans une unité de volume occupée par ce matériau.

Volume libre (porosité du calque)- - le rapport des vides entre particules au volume occupé par ce matériau.

Où - le volume total occupé par la couche de grain;

Volume libre de la couche;

Le volume occupé par des particules formant la couche (c'est-à-dire un matériau de particules monolithique dense).

La valeur sans dimension est exprimée en fractions ou en pourcentages.

Si - la densité du matériau; - densité en vrac de matériau et considérant que nous obtenons

La porosité dépend du procédé de chargement du matériau. Avec un remblayage libre de particules sphériques, la porosité, mais peut être comprise entre 0,35 et 0,45, et dépend également du rapport du diamètre de l'appareil et du diamètre des particules. Pour<10 проявляется l'effet d'apparition est une augmentation de la porosité de la couche sur la paroi par rapport à la préparation dans la partie centrale du dispositif. Cela conduit à une répartition inégale de vitesses dans la section de l'appareil (la vitesse peut être significativement plus au mur). En conséquence, il existe un glissement des particules d'écoulement sans contact à long terme avec les particules de couche. Ce phénomène s'appelle contournement .

Le diamètre équivalent de la couche de grain peut être défini comme

d'où vient la surface transversale du canal, le périmètre humidifié du canal formé par un matériau granuleux ou la buse.

Le volume de la couche de grain dans l'appareil, où - la section transversale de l'appareil rempli d'une couche de grain à hauteur. Puis. La surface des particules égales à la surface des canaux formées par eux peut être définie comme.

Dénote\u003e 1, où - la longueur des canaux.

Ensuite, le volume libre de la couche de grain d'ici, où est le nombre de canaux dans la couche de matériau granulaire ou de la buse. Étant donné que

Peut être exprimé comme.

Fin du travail -

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Le sujet et les objectifs de la discipline. Processus de la technologie chimique de base

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agent de fluidisation de puits

grain de couche

matériel

Des procédés conducteurs dans un lit fluidisé de matériau granuleux sont associés à l'intensification de ces procédés, car il y a une mise à jour constante de la surface interfaciale.

Distinguer les systèmes mono et polydrispersre.

Les principales caractéristiques des particules solides et une couche de matériau granulaire.

La couche de matériau de grain est déterminée par la forme de particules, de leurs différents emballages, de leur forme et d'interconnexion dans les canaux de pores. Par conséquent, la couche granuleuse est considérée comme un système homogène avec des caractéristiques moyennées.

1. Près de:

ε \u003d (v - v i) / v \u003d 1 - v h / v - caractérise la fraction de volume de libre

espaces entre particules. 2. Densité:

ρ H - Densité de particules apparentes; ρ h est une densité en vrac du matériau; ρ t est la vraie densité du matériau.

ρch \u003d (1 - εvn) ρt + εvn ρ; ρn \u003d MSL / VCL;

ε vn - porosité à l'intérieur du grain.

3. Composition granulée de matériau granuleux:il caractérise la distribution de particules d'une couche de matériau granuleux de taille. Distinguer

Les couches granulaires monodisperse - couches dans lesquelles les forces et les tailles de particules sont les mêmes;

Les couches polydisperse - la forme et la taille des particules sont différentes.

Forme de particules:

pilules;

cylindres;

buses (Berl Selle, Rashig Anneaux, Moins)

Méthodes de détermination de la distribution de la taille des particules

sita - passer une couche à travers un tamis de différentes tailles;

sédimentation - par le taux de précipitation des particules (séparation sur la fraction);

La résistance hydraulique de la couche de matériau de grain est la plus petite la taille des particules plus petite.

4. Rugosité des particulesAffecte la porosité, la densité en vrac, l'hydraulique

la résistance de la couche de matériau granuleuse, sur l'intensité du flux de processus technologiques chimiques.

5. Surface et forme de particulesLa surface spécifique est la surface des grains, la couche à venir sur 1 m³

couche de matériau granulaire.

Facteur F - Forme

a ₒ calculé comme la surface de grain spécifique, attribué à 1 m³ de grains

a \u003d A ₒ (1-ε)

6. Diamètre équivalentCaractérise la taille d'un espace de calque exempt de particules ou

la quantité de la somme de la section transversale des canaux de pores dans la couche de grain.

où

Si nous remplacons et expriment la surface à travers le diamètre des particules de la couche de grain:

où D est le diamètre de la boule hypothétique ayant le même volume que la particule incorrecte

7. Vitesse fictive et vitesse de fluidisation valide

Vitesse valide- Il s'agit de la vitesse de déplacement de l'agent de fluidisation dans les canaux de pores. De cette vitesse, l'état de la couche dépend du mode du débit de l'agent, de la structure hydrodynamique du débit, de l'intensité du flux de processus technologiques chimiques.

V \u003d w s \u003d wₒ s ε,

où wₒ est la vitesse réelle, w - f vitesse iktive.

Couche fixe de matériau granulaire

La base du calcul de la résistance hydraulique - équation

	Darcy Weisbach
		L'équation

Mode laminaire re.<50
Mode turbulent re\u003e 700
					Désavantages:				traiter;
					Périodicité
	Avantage
					Longitudinal et radial
	equipement S.
					agitation en raison d'inégale
	couche fixe				distribution de vitesse par section
	matériel granuleux				appareil
	service facile,				effet;
	bas prix.				la présence de zones micropostiques;
					usage inefficace
					la surface interne des particules dans

Couche d'ébullition

À une vitesse de l'agent fluidisé, une transition d'un état fixe de la couche dans

ébullition . Cette transition est effectuée dans l'égalité de résistance au poids de la couche de matériau de grain.

	Afin d'avoir une idée des frontières
	la couche d'ébullition constitue les courbes de fluidisation.
	I - une région de couche fixe;
	II - couche d'ébullition;
	III - Mode de transport pneumatique - de l'appareil
	sort du calque, transporté
	Ces courbes considèrent le parfait

La vitesse du début de la fluidisation correspondant à la valeur maximale de l'hydraulique

la résistance. Le concept du nombre de fluidisation

Le rapport de la vitesse de fonctionnement à la vitesse de la fluidisation:

Cette valeur indique l'état des paramètres de fonctionnement par rapport à la critique, sa modification caractérise les limites de l'existence d'une couche d'ébullition.

Tâche hydrodynamique mixte

Dans les processus technologiques de production de matériaux de construction, le mouvement des flux à travers une couche de matériaux granuleux ou grossiers est souvent trouvé. Presque pas de calcul aérodynamique dans la technologie des céramiques ou des liants ne peuvent être effectués par la connaissance des lois du mouvement fluide par des couches granuleuses.

La couche de grain peut être constituée de particules de même taille ou de particules de différentes tailles (c'est-à-dire que cela peut être monodispersre ou polydispersre).

Le flux d'écoulement à travers de telles couches dépend de nombreux facteurs. Sur la distribution de vitesses par section transversale de la couche, tout d'abord affecte propriétés du flux physique et structure de la couche de grain.

La couche granulaire est caractérisée par:

· porosité de la couche - (V est le volume total de la couche; V 0 - le volume occupé par les particules de calque);

· Surface spécifique S;

· Diamètre équivalent des canaux D e et leur tolérance;

· Particules de vitesse vitania.

Perte de pression Lorsque le mouvement fluide à travers une couche de grain peut être défini de manière analogue au calcul de la perte de pression de friction dans les pipelines:

, (6.10)

où L est le coefficient reflétant l'effet d'une résistance de friction non seulement, mais également une résistance locale supplémentaire de canaux inter-rigides, c'est-à-dire L est un coefficient de résistance commune.

Des difficultés importantes dans le calcul des pertes de pression provoquent la définition d'un diamètre équivalent de canaux intergranarisés enroulement. Il a été établi que le calcul du diamètre équivalent peut être déterminé par la formule:

Il est assez difficile de déterminer la vitesse réelle de la vitanie incluse dans l'équation (10). Par conséquent, dans la pratique, calculez le soi-disant vitesse fictive w 0 qui est égal au rapport débit fluide à l'ensemble de la section transversale de la couche de grain. Lorsqu'il est déterminé, les canaux de courbure négligés (le coefficient de courbure A \u003d 1), c'est-à-dire On pense que la longueur des canaux est égale à la hauteur de la couche H. Dans ce cas, la vitesse fictive est déterminée par la formule:

Ensuite, la perte de pression lorsque le liquide se déplace à travers une couche de grain:

(6.13)

Comme avec le mouvement du fluide dans le pipeline, L dépend du mode de mouvement de fluide. La manière expérimentale est établie que pour tous les modes de débit, une équation généralisée est applicable au calcul du coefficient de résistance:

(6.14)

Lorsque le mouvement fluide à travers des couches granulaires, la turbulence dans le flux se développe beaucoup plus tôt que pendant les tuyaux, sans une transition nette d'un mode à un autre. Le régime pratiquement laminaire existe avec 50 £. Avec RE\u003e 7000, il existe une formation automatique (par rapport au critère REYNOLDS) de la zone d'écoulement turbulente. Alors l \u003d 2.34 \u003d const.

La perte de pression dépend en grande partie de la suprogénity de la couche, qui dépend en courant du procédé de chargement de la couche dans l'appareil et sur le rapport des diamètres du grain et de l'appareil. En pratique, avec un remblai gratuit de la couche de volume libre E \u003d 0,35 ... 0.5.

La densité de la couche adjacente aux parois de l'appareil est inférieure à celle du centre. Il est connecté avec effet d'incin. Plus le rapport du diamètre de l'appareil et du grain (D / D), plus l'effet d'entrée et moins l'inégalité de la distribution des débits dans le centre et dans la zone périphérique de l'appareil.

Lorsque le liquide passe du bas vers le haut à travers une couche d'un matériau de grain librement roulé, la particule de la phase solide est testée par le pare-brise, qui dépend du changement du débit. Cela conduit à certaines conditions de roulement de grains.

L'état de roulement différent de la couche de grain est largement utilisé dans le séchage des matériaux de poudre dans la couche d'ébullition, lors du transport de poudres, mélangez-les, etc.

Pour petites vitesses Flux fluide traversant une couche de grain d'en bas, ce dernier reste fixé, car ruisseau traversant les canaux intergranulaires, filtré à travers une couche.

Avec une augmentation du débit, les lacunes entre les particules augmentent - le débit comme si vous les soulevez. Les particules entrent en mouvement et agitées avec du liquide. Le mélange résultant est appelé lit pondéré ou fluidisécar La masse de particules solides résultant d'agitation continue dans un flux en amont entre dans un état pulmonaire comme un fluide d'ébullition.

La condition et les conditions de l'existence d'une couche suspendue dépendent de:

· Jettes de flux montantes;

· Propriétés physiques du système: densité, viscosité, taille des particules, etc.

En fonction de la vitesse du mouvement fluide, il existe trois modes caractérisant l'interaction du débit et des grains séparés du matériau:

1) La couche restera immobile dans le flux ascendant si le débit est inférieur à la vitesse de rotation des particules ( filtration);

2) La couche sera dans un état d'équilibre (vitania) si le débit est égal à la rotation des particules ( couche pondérée);

3) Les particules solides vont se déplacer dans la direction d'écoulement si le débit est supérieur à la vitesse des particules ( ugra).

En figue. 6.3 Affiche des graphiques des modifications de la hauteur de la couche de grain et de la chute de pression en fonction de la valeur de vitesse fictive.

La vitesse dans laquelle l'immobilité de la couche est perturbée et commence à se déplacer en état fluidisé, appelée taux de fluidisation W PS .

Figure. 6.3 La dépendance de la hauteur de la couche et de sa résistance hydraulique du débit

Avec une augmentation du débit fictif au taux de fluidisation, la hauteur de la couche n'est pratiquement pas modifiée et la résistance hydraulique augmente. La chute de pression dans la couche correspondant au point de (figure 6.3, b) immédiatement avant le début de la fluidisation (point c) est quelque peu plus nécessaire pour maintenir la couche en suspension, associée à l'action des forces d'embrayage entre les particules de couche. Lorsque le débit de fluidisation de la force d'embrayage entre les particules est surmonté et que la chute de pression devient égale au poids des particules. Cette condition est effectuée pour l'ensemble du champ de lit fluidisé (ligne CE). Avec une augmentation supplémentaire du débit, la couche est détruite et le massage de particules correspondant au taux de rotation commence.

Par conséquent, les limites de l'existence du lit fluidisé sont limitées aux vitesses W et W Vit. Le rapport du débit de travail à la vitesse du début de la fluidisation est appelé le nombre de fluidisation k w .

L'industrie des matériaux de construction utilise le plus souvent des processus de fluidisation dans le système de phase gazeuse. Pour ce système, la fluidisation est généralement inhomogène: une partie du gaz se déplace à travers une couche sous forme de bulles ou à travers un ou plusieurs canaux, pour lequel il y a une légère quantité de gaz.

À de grandes valeurs de KW, le mouvement de gaz sous forme de bulles conduit à l'inhomogénéité du lit fluidisé et des oscillations de sa hauteur (ligne CE et CE 1 B Fig. 6.3, A), tandis que les bulles peuvent augmenter à la Taille de l'ensemble de la section transversale de l'appareil. Un tel mode d'opération est appelé fluidisation du piston. Il est extrêmement indésirable, ainsi que fontaine, qui est un cas extrême d'une fusion de flux de gaz se déplaçant le long de plusieurs canaux, en un, généralement près de l'axe de l'appareil.

Dans divers processus technologiques, il est souvent nécessaire de gérer le flux d'écoulement à travers les couches de matériaux granulaires ou grossiers, ainsi que des tailles et des formes peu dimensionnelles. Dans le même temps, la couche peut être monodispersre (constituée de particules de même taille). Un tel mouvement est caractéristique des procédés hydromécaniques effectués dans un laveur, des filtres, une centrifugeuse, des sécheuses, des adsorateurs, des extracteurs, des réacteurs chimiques et d'autres dispositifs.

Lorsque l'espace fluide ou libre se remplit entre les particules de couche d'écoulement, les particules individuelles ou les éléments de calque s'écoulent et se déplacent simultanément à l'intérieur des pores et des vides qui forment un système de canaux d'enroulement en alternance de section transversale. Selon le débit, les cas suivants sont possibles:

- Le liquide ou le gaz à un petit débit passait à travers une couche, comme à travers le filtre. Dans ce cas, les particules solides formant la couche sont au repos et la chute de pression ou la résistance de la couche lorsque le débit augmente, augmente également;

- une couche de particules de matériau solide lorsqu'un certain débit est atteint, il commence à augmenter de manière significative dans le volume, des particules distinctes acquièrent la capacité de bouger et de mélanger, et la chute de la pression, c'est-à-dire La résistance de la couche devient constante;

- Les particules du matériau de la couche avec une augmentation supplémentaire de la vitesse de flux de fluide ou de gaz sont désormais sur le courant et forment une suspension. Cet état se produit lorsque la résistance au mouvement d'une particule séparée suspendue en liquide ou en gaz devient égale au poids de la particule dans cet environnement. Un tel état d'un matériau solide est appelé fluidiséet couche - Ébullition. La vitesse des particules de matériau solide en suspension dans le courant est appelée la vitessevitania;

- avec une augmentation du débit allant jusqu'à la magnitude, le plus grand taux de vitania, c'est-à-dire
, les particules solides sont retirées de l'unité;

- Si le débit est inférieur à la vitesse de la Vitania, c'est-à-dire
Les particules solides pondérées sous l'influence de la gravité sont déposées.

Les principales caractéristiques d'une couche de matériau granuleux ou grossier sont une préparation , la taille des particules , leur forme géométrique et sa surface spécifique .

Porositéreprésente la part du volume libre dans le volume total de la couche

(1.97)

où
- le volume de la couche, le volume libre et le volume de la phase solide, respectivement;
- La densité en vrac du matériau granulaire et la densité du matériau lui-même.

Aire de surface spécifiquef.(m 2 / m 3) est la surface des particules solides dans un volume unitaire de la couche. Dans la couche monodisperse de particules sphériques avec un diamètre la surface spécifique peut être déterminée à travers la patrouille de la couche et la taille des particules:

. (1.98)

Le diamètre équivalent des canaux formés par les vides entre les particules de matériau solide peut également être calculé à l'aide de la confinement de la couche et de la taille des particules:

. (1.99)

Mouvement de fluide à travers une couche fixe

La loi de la résistance pour une couche fixe de matériaux granulaires par analogie avec équation (1,60) peut être enregistrée comme

, (1.100)

où
- perte de pression lors du déplacement de fluide ou de gaz à travers une couche; - hauteur de couche;
- débit;
- diamètre équivalent de canaux entre particules solides;
- Coefficient de résistance hydraulique de la couche.

Dans l'équation (1.100), il est difficile de déterminer la vitesse réelle du flux d'écoulement. Il est généralement exprimé à travers la vitesse, attribué de manière conditionnelle à la section transversale complète de la couche ou de l'appareil. Ce taux égal au rapport du flux de volume de liquide sur toute la zone de la section transversale de la couche est appelé la vitesse fictive et désignée à travers . La relation entre la vitesse valide et fictive est exprimée par la relation

. (1.101)

En réalité, vitesse
moins que cela résulte de la relation (1.101) en raison de la courbure des canaux. Toutefois, cette distinction n'a pas d'effet significatif sur le type de dépendance calculée de déterminer la résistance hydraulique.

Si vous entrez la correction des canaux des canaux
, Valeurs de substitution
et
, obtenir

(1.102)

, (1.103)

où - Densité de fluide se déplaçant à travers la couche.

Valeur
il s'agit d'un flux d'écoulement à travers une couche. La valeur critique du critère REYNOLDS est la correspondance à la fin du mode laminaire, prenez égale à
. Dans le cas d'un mode laminaire pour déterminer
vous pouvez utiliser l'expression précédemment obtenue pour le flux dans un tuyau droit, selon lequel

. (1.104)

(1.105)

. (1.106)

Quand la définition de mode turbulent
il est associé à des difficultés supplémentaires dues à l'effet de la rugosité de la surface des particules solides. Par conséquent, dans la pratique, profitez de la formule semi-empirique universelle, permettant de déterminer la différence de pression. p.dans un intervalle illimité des valeurs RE:

. (1.107)