Гидравлика кипящего (псевдоожиженного) слоя

За последние годы все большее распространение в химической технологии получают так называемые процессы в кипящем слое. При проведении таких процессов мелкораздроблеиные твердые частицы находятся в восходящем потоке газа как бы в кипящем, или псевдоожиженном, состоянии. Многие процессы (горение, теплообмен, сушка, адсорбция), протекающие с участием твер­дой фазы в псевдоожиженном состоянии, сильно ускоряются.

При небольшой скорости газа слой твердых частиц, через который проходит газ, неподвижен (рис. 5, а) С увеличением скорости газа высота слоя твердых частиц начинает возрастать, и когда скорость газа достигает критической величины, при которой сопротивление слоя становится равным его весу, слой твердых частиц приобретает текучесть и переходит в псевдоожиженное состояние. При этом твердые частицы интенсивно движутся в потоке газа и весь слой движущихся частиц напоминает кипящую жидкость, отделенную резко выраженной поверхностью от газа, прошедшего кипящий слой (рис. 5,6). В случае увеличения ско рости газа до некоторой новой критической величины, когда си­ла гидравлического сопротивления частицы становится равной ее весу, твердые частицы начинают уноситься потоком газа (рис. 5, в). Это используется для пневматического транспорта сыпучих материалов. Аналогичные явления на­блюдаются и в том случае. если слой твердых частиц находится в потоке капельной жидкости и последовательно происходят описанные выше изменения скорости движения этой жидкости.

Фиктивная скорость , соответствующая переходу неподвижного слоя в состояние псевдоожижения, называется скоростью псевдоожижения, фиктивная скорость , соответствующая началу уноса частиц, — скоростью уноса

Отношение рабочей скорости к скорости псевдоожижения называется числом псевдоожижения и характеризует интенсивность перемешивания частиц в кипящем (псевдоожиженном) слое

При дальнейшем возрастании слой частиц становится неоднородным: происходит прорыв крупных пузы­рей газа через слой (рис.

6-25, а) и начинается интенсивое выбрасывание частиц над поверхностью слоя. Пузыри газа могут увеличиваться в объеме и заполнять все сечение аппарата. При этом кипящий слой переходит в режим так называемого поршневого псевдоожижения (рис. 6-25,6); слой разделяется на отдельные части газовыми «пробками», часть слоя, находящаяся над «пробкой», подбрасывается вверх, пузырь газа прорывается и происходит большой выброс твердых частиц. Развитию такого процесса способствует увеличение размеров частиц, повышение скорости газа и уменьшение диаметра аппарата. Режим поршневого псевдоожижения является нежелательным, так как при­водит к колебаниям сопротивления кипящего слоя и ухудшению равномерности контакта между газом и твердыми частицами.