главная
о нас
партнеры
оборудование
контакты
статьи
      
     насосы
     компрессоры
     воздухосборники
     пневмотранспорт
     дизельные генераторы
     прочее   оборудование

 
карта сайта
тел.: +38 (0542) 791-600

поиск по сайту


наши проекты
наши заказчики
 
 
сервис и ремонт
рассрочка платежа
визуализация проектов

 

Общие сведения о псевдоожиженных системах


Движение потока жидкости или газа через слой сыпучего материала может вызвать его расширение и хаотическое движение твердых частиц в этом расширенном слое. Такой слой, носящий название псевдоожиженного (или кипящего), может существовать при скоростях газового или жидкостного потока, превышающих определенное значение. При меньших скоростях поток фильтруется через извилистые поровые каналы неподвижного слоя.

Поток газа или жидкости, создающий псевдоожижение, называется псевдоожижающим потоком.

Псевдоожиженный слой сыпучего материала обладает свойствами, благоприятствующими его технологическому применению. В качестве твердой фазы могут быть использованы частицы очень небольшого размера. Это позволяет в значительной степени увеличивать внутреннюю поверхность слоя. Вместе с тем уменьшение размера твердых частиц не вызывает повышения гидравлического сопротивления, что имеет место в неподвижном слое твердых частиц.

Псевдоожиженный слой обладает высокой текучестью. Подобно жидкости он может перетекать из одного аппарата в другой. Это свойство широко используется в некоторых технологических процессах, например, в ситемах пневматической транспортировки сыпучих материалов, которая применяет пневмокамерные насосы. Регенерированный катализатор перемещается снова в реактор.

В псевдоожиженном слое твердые частицы тщательно перемешиваются, что способствует созданию равномерного температурного поля. Это обстоятельство может оказаться существенным и важным для ряда аппаратов. Высокая теплопроводность и большие значения коэффициентов теплоотдачи от слоя к поверхностям теплообмена позволяют благодаря применению псевдоожиженного слоя интенсифицировать процессы теплообмена.

Гидравлическое сопротивление аппаратов с неподвижным слоем сыпучего материала в значительной степени зависит от скорости газового потока, увеличиваясь с ростом скорости. Напротив, потеря напора в псевдоожиженном слое не зависит от скорости газа. В связи с этим выбор значения скорости газового потока в аппарате с псевдоожиженном слоем, а следовательно и его производительности по сырью, не лимитируется величиной гидравлического сопротивления.

Однако псевдоожиженный слой обладает и недостатками. Вследствие интенсивного перемешивания создаются условия для неравномерного пребывания в слое отдельных порций сжижающего агента и твердых частиц, т. е. время контакта отдельных частиц с псевдоожижающим потоком может оказаться выше либо ниже среднего расчетного времени пребывания в слое.

Если при длительном пребывании в зоне реакции целевой продукт может подвергаться дальнейшим превращениям, то условия процесса в псевдоожиженном слое способствуют таким превращениям.

При псевдоожижение мелкозернистых материалов необходимо предусматривать мощные системы пылеулавливания для предотвращения уноса частиц. Улавливаемую твердую фазу следует возвращать обратно в слой. Интенсивное движение твердых частиц способствует их истиранию и вызывает эрозию аппаратуры. Вследствие истирания твердой фазы, а также ее уноса неизбежны потери твердого материала. Рабочая скорость ожижающего агента не ограничивается гидравлическим сопротивлением слоя, она имеет предел, определяемый верхним пределом существования псевдоожиженного слоя. Этот предел соответствует скорости перехода псевдоожиженного слоя в восходящий двухфазный поток (пневмотранспорт).

Псевдоожижение газовым потоком характеризуется наличием газовых пузырей в слое. Псевдоожижение жидкостным потоком характеризуется однородной структурой слоя без прохождения пузырей через слой, поэтому обычно жидкостное псевдоожижение называется однородным, а газовое — неоднородным. Подробный критический обзор работ, посвященных псевдоожижению, приведен в работе , вследствие чего мы не будем здесь подробнее касаться этих проблем. Укажем лишь, что в такой сложной системе, как псевдоожиженный слой, однородность структуры слоя и связанные с этим перемешивание твердой и газовой фаз, время контакта фаз и равномерность распределения этого времени между различными порциями сыпучего материала и псевдоожижающей среды зависит от очень многих факторов. Безусловно большое влияние оказывают конструкция и размеры аппарата и его газораспределительной части. Немаловажную роль играют физические параметры твердой фазы (размеры частиц, их удельный вес, шероховатость) и псевдоожижающего потока (удельный вес, вязкость). Однако даже в пределах одной системы неизбежен статистический разброс значений параметров, определяющих структуру слоя. Этот разброс зависит от случайных явлений, сопровождающих взаимодействие твердой и газовой фаз.

Как указывалось выше, псевдоожижение начинается при определенной скорости, называемой в литературе скоростью начала псевдоожижения, или критической скоростью. Непосредственно после начала псевдоожижения наступает режим спокойного псевдоожижения, который характеризуется незначительным перемешиванием и более или менее спокойной горизонтальной поверхностью слоя. Режим спокойного псевдоожижения нарушается лишь при увеличении скорости псевдоожижающего потока.

Некоторые технологические процессы проводятся стационарно в одном аппарате, без циркуляции твердой фазы в системе. Для других процессов необходима циркуляция твердой фазы: вывод материала из слоя и ввод в него свежих порций твердого материала. Такой псевдоожиженный слой называют циркулирующим.

При псевдоожижение слоев большой высоты и малого диаметра возможно поршне образование. На отдельных участках этого слоя по высоте весь объем занят газовыми пробками. Таким образом слой разделяется газовыми пробками на несколько участков движущегося поступательно псевдоожиженного твердого материала. Перемешивание в поршне образном слое меньше, чем в обычном псевдоожиженном слое.

В конических плавно расширяющихся и коническо-цилиндрических аппаратах возникает так называемый фонтанирующий слой. Псевдоожижающий поток проходит по центральной части аппарата и увлекает за собой твердые частицы, которые, поднявшись вверх, опускаются вниз по периферии, вдоль стенок аппарата. Распределение локальных концентраций твердой фазы в сечениях фонтанирующего слоя неравномерное.

Псевдоожижение твердых частиц очень малого размера (порядка 1 мкм) характеризуется образованием сквозных каналов. Это явление иногда наблюдается в прирешетчатой зоне аппаратов даже при применении твердого материала с частицами более крупного размера.

Если твердая фаза склонна к образованию каналов при псевдоожижении, то для предотвращения каналообразования применяют механическое перемешивание слоя мешалками.

Псевдоожижение монодисперсного слоя характеризуется определенным значением критической скорости, при которой осуществляется переход слоя в псевдоожиженное состояние, а переход полидисперсного слоя определенным интервалом скоростей. Нижний предел интервала соответствует переходу в состояние псевдоожижения мелких частиц, а верхний предел полному псевдоожижению слоя.

Графически псевдоожижение изображается в виде зависимости потери напора в слое (или на единицу высоты слоя) от скорости псевдоожижающего потока. На рисунке 1 показана зависимость для монодисперсного слоя, а на рис. 2 для полидисперсного.


По мере возрастания скорости потока увеличивается перепад давления в неподвижном слое. Это выражается в виде прямой, наклоненной под некоторым углом к оси абсцисс. Угол наклона зависит от концентрации твердых частиц в слое. С увеличением концентрации твердых частиц (более плотная упаковка) повышается потеря напора и возрастает угол наклона графика к горизонтальной оси.


Рис. 1. Зависимость перепада давления в монодисперсном слое от скорости псевдоожижающего потока:
1 — при плотной укладке частиц в неподвижной слое; 2 — при рыхлой укладке частиц в неподвижном слое; 3 — кривая обратного


Прямо пропорциональная зависимость между потерей напора и скоростью потока характерна для мелкозернистого материала при ламинарном режиме фильтрования через слой. В слое крупнокускового материала режим фильтрования может быть переходным или турбулентным.

Тогда этот участок графика изображается непрямой линией. В точке А (см. рис. 1) слой переходит в псевдоожиженное состояние, характеризуемое пиком давления, которое отражает затраты энергии на преодоление сил инерции частиц и сцепления между ними.


Рис. 2. Зависимость потери напора в полидисперсном слое от скорости псевдоожижающего потока (в логарифмических координатах):
1 — область фильтрования;- 2 — переходный режим; 3 — состояние полного псевдоожижения.


При установившемся режиме псевдоожижения соблюдается постоянство перепада давления во всем интер¬вале существования псевдоожиженного слоя.

При постепенном снижении скорости потока псевдоожиженный слой переходит в неподвижный по кривой обратного хода, которая не имеет пика давления и располагается в зоне неподвижного слоя ниже графика прямого хода, так как при этом образуется рыхлый слой с неплотной упаковкой зерен.


Рис. З. Зависимость потери напора в фонтанирующем слое пшеницы от скорости воздушного потока:
1 — кривая прямого хода; 2 — кривая обратного хода.



Полидисперсный слой характеризуется постепенным переходом в псевдоожиженное состояние часто без ярко выраженного пика давления. Псевдоожижение в конических аппаратах (расширяющихся кверху), как указывалось выше, сопровождается образованием фонтанирующего слоя. При высоте неподвижного слоя 1790 мм, угле раскрытия конуса 45°, диаметре аппарата 610 мм и диаметре патрубка для подвода воздуха 101,6 мм на графике зависимости потери напора от скорости появляется ярко выраженный пик давления (рис. З).

Псевдоожижение зернистого материала возможно не только в аппаратах с неподвижными стенками, но и во вращающемся вокруг своей оси аппарате с пористыми стенками. При этом псевдоожижение сыпучего материала осуществляется в поле центробежных сил. Сыпучий материал прижимается к пористым стенкам, которые являются одновременно газораспределительным устройством. Образующийся псевдоожиженный слой отличается пониженным уносом твердых частиц, в связи с чем возможно повышение рабочих скоростей псевдоожижающего потока. Эти свойства могут оказаться весьма полезными в малотоннажных технологических процессах, где обрабатываются дорогие сыпучие материалы.



При полной и/или частичной публикации наших материалов на Вашем сайте или в печатном издании в обязательном порядке должна присутствовать гиперссылка на автора статьи и сайт компании «ПК Энергомаш»    www.energo-mash.com



Статьи о пневмотранспорте сыпучих материалов при помощи пневмокамерных насосов

Статьи о пневмотранспортных системах


В данном разделе представлено описание, обзоры, общие сведения о достоинства и недостатках, характеристики о существующем подъемно – транспортном оборудовании, в том числе и о пневмокамерных насосах.

  Статьи о пневмотранспорте сыпучих материалов при помощи пневмокамерных насосов

Книги о пневмотранспортных системах


В данном разделе Вы сможете бесплатно скачать специализированную литературу, которая позволит подробно изучить схемы (типы), закономерности процессов, методы расчётов систем пневмотранспорта.



  • Пневмотранспорт - достоинства и недостатки
  • Общие сведения о пневматическом транспорте
  • Основные характеристики промышленных систем пневмотранспорта
  • Экономим с пневмонасосом НПА-60!
  • Подъёмно–транспортные машины. Винтовые конвейеры
  • Подъёмно–транспортные машины. Пневматическое транспортирование
  • Подъёмно–транспортные машины. Гидравлическое транспортирование
  • Экономим с пневмонасосом НПА-60!



  • Справочник по аспирационным и пневмотранспортным установкам – Н.П.Володин.
  • Пневмотранспорт и пылеулавливающие сооружения на деревообрабатывающих предприятиях – А.Н.Александров, Г.Ф.Козориз.
  • Сборник справочных материалов по дисциплине «Аспирация и пневмотранспорт» - Ю.Д.Шегида.
  • Пневмотранспортное оборудование. Справочник – М.П.Калинушкина
  • Псевдоожижение и пневмотранспорт сыпучих материалов – И.М.Разумов
  • Пневматический транспорт в строительстве – М.П.Калинушкин.

  • Ещё статьи о пневмотранспорте . . .

    Ещё книги о пневмотранспорте . . .

    Пневмокамерные насосы   |   Компрессоры   |   Насосы   |   Генераторы   |   Редукторы   |   Муфты Контакты

    2007 - 2013 © PK Energomash Ltd

    ▲ ВВЕРХ