Глава 18.1 Полидисперсные системы псевдоожижения

Кривая, реального псевдоожижения для монодисперсного материала несколько отличается от идеальной [36]. Прежде всего, для реальной кривой поевдоожижения (рис. 3.4) харак­терно наличие пика давления АР в момент перехода слоя в псевдоожиженное состояние, что объясняется необходимостью дополнительной затраты энергии на преодоление сил сцепле­ния частиц. Величина пика давления при прочих равных условиях зависит от формы и состояния поверхности частиц. Восходящая ветвь в реальных условиях, как правило, не вос­производится, так как перепад давлений в неподвижном слое зависит от плотности первоначальной упаковки частиц. При утрамбованном слое ветвь поднимается круче, чем при более рыхлом. Реальная кривая псевдоожижения обнаруживает гисте­резис: так называемые линии прямого и обратного хода (полученные соответственно при постепенном увеличении и посте­пенном уменьшении скорости газа) вблизи точки А (см. рис. 3.3) не совпадают, причем на второй из этих линий отсутствует пик давления, и она располагается ниже первой. Участок кривой обратного хода левее точки А соответствует наиболее рыхлой упаковке частиц, возможной для неподвижного слоя. При уда­лении вправо от точки А кривые прямого и обратного хода сближаются и при достаточно интенсивном псевдоожижении совпа­дают.

Для полидисперсных систем псевдоожижение не может ха­рактеризоваться только одной критической скоростью u_кр

Следует отметить, что подвижность мелких частиц между более крупными частицами делает течение нестационарным. Степень же подвижности и доля частиц, которые могут переме­щаться, зависят от распределения частиц по размерам. Для полидисперсных систем считается характерным наличие переход­ной области между областями с режимами фильтрации и псев­доожижения. На рис. 3.5 показана примерная зависимость АР от v для этого случая.

Кипящий слой характеризуется следующими параметрами: порозностью слоя е (относительный объем пустот в слое), ско­ростью на живое сечение v/e, числом псевдоожижения W=v/v_кр, высотой слоя h, скоростью витания частиц tw и пока­зателем полидисперсности i (отношение диаметров частиц круп­ной и мелкой фракций).

Для случая идеального перемешивания твердого материала в кипящем слое кривая распределения концентраций по време­ни пребывания газовой фазы приближается к кривой идеально­го вытеснения (рис. 3.6). Этот случай реализуется при малых размерах слоя и примерно одинаковой его протяженности в раз­личных направлениях. Для описания гидродинамики кипящего слоя в условиях различных режимов обтекания частиц наиболее применима интерполяционная формула О. М. Тодеса с сотр. (для шарообразных частиц) [1]