Глава 17. Основные гидродинамические режимы взвешенного слоя и их характеристики

К сушилкам с активными гидродинамическими режимами относятся аппараты со взвешенным слоем материала. Рассмот­рим явление взвешивания зернистого материала в восходящем потоке обтекающей среды на примере аппарата с вертикальны­ми стенками (рис. 3.1). При относительно небольших скоро­стях обтекающей среды, которая называется ожижающим аген­том, зернистый слой остается неподвижным (рис. 3.1, а), и его характеристики (удельная поверхность, порозность и другие) не изменяются с изменением скорости потока. Это состояние называется режимом фильтрующего слоя. Однако, когда ско­рость достигает некоторой критической величины, слой пере­стает быть неподвижным, его порозность и высота начинают увеличиваться, слой приобретает текучесть и переходит во взвешейное (псевдоожиженное) со­стояние [83]. В таком слое твердые частицы интенсивно перемещаются в потоке в раз­личных направлениях (рис. 3.1,6), и весь слой напоминает кипящую жидкость, ограничен­ную ясно выраженной верхней границей раздела с потоком га­за, прошедшим слой. Скорость, при которой нарушается непод­вижность слоя и он начинает переходить в псевдоожиженное состояние, называют скоростью псевдоожижения и обозначают v_nc.При дальнейшем увеличении скорости ожижающего агента порозность слоя продолжает увеличиваться, и его высота про­должает возрастать вплоть до того момента, когда начинается унос материала (рис. 3,1,в). Явление массового уноса твердых частиц потоком газа называют пневмотранспортом [84] и ис­пользуют в промышленности для перемещения и технологичес­кой обработки сыпучих материалов, в том числе сушки. Ско­рость потока, при которой начинается массовый унос твердых частиц, называют скоростью уноса или второй критической ско­ростью.

Скорость уноса примерно равна скорости витания v_вит, т. е. скорости потока, при которой одиночная частица находится в равновесии в потоке газа (не уносится потоком и не осаждает­ся). Пределы существования псевдоожиженного слоя ограниче­ны: снизу скоростью псевдоожижения и сверху скоростью ви­тания.

Из известных гидродинамических режимов взаимодействия дисперсной фазы с ожижающим агентом можно выделить четы­ре основных: псевдоожижение, фонтанирование, пневмотранс­порт и закрученные потоки.

Режимы псевдоожижения осуществляются в аппаратах, в которых скорость ожижающего агента не превышает скорость уноса дисперсного материала, за исключением проходящего кипящего слоя, в котором обработанный материал уносится ожижающим агентом, а материал, степень обработки которого недостаточна, образует кипящий слой. Кроме того, псевдоожи­жение может создаваться вибрацией (виброкипящий слой), а также совместным воздействием на материал вибрации и ожи­жающего агента (виброаэрокипящий слой).

Режим фонтанирующего слоя достигается в конических или Щелевых аппаратах, сечение которых расширяется по ходу ожи­жающего агента. Фонтанирующие слои неоднородны по струк­туре, их особенностью является восходящее движение твердых частиц в зоне фонтана и последующее нисходящее движение, скорость которого на два порядка меньше, чем в зоне фонтана.