Глава 6.1 Гидродинамика аппарата с двухсопловым распылителем

Условием проведения процесса гранулирования является взаимо­действие нисхoдящей струи и псевдоожиженного слоя. Выявлены три принципиальных режима их взаимодействия.

В первом случае, когда энергии струи недостаточно для взаимо­действия с псевдосжиженным слоем, нисходящая струя, не входя в псевдоожиженный слой, разворачивается и, смешиваясь с ожижающим агентом, выходит из аппарата. При проведении процесса сушки и гра­нулирования крупные частицы диспергированного продукта попадают в слой, а теплоноситель с высушенными мелкими частицами уходит из аппарата. Гранулирование происходит только за счет крупных частиц, без тонкодисперсных, служащих центрами грануляции. При этом воз­можно "прилипание" струи и отложение продукта на боковых поверх­ностях сушилки.

При оптимальном варианте взаимодействия нисходящей струи и псевдоожиженного слоя (рис. 3)струя с диспергированным продуктом входит в псевдоожиженный слой на требуемую глубину и активно взаимодействует со слоем.

Выявленная картина гидродинамики аппа­рата при различных режимах истечения прин­ципиально не меняется и не отличается от по­лученной на гидромодели. Циркуляционное те­чение [2] не обнаружено. В зависимости от режима истечения и высоты слоя продукт в надслоевой зоне совершает два вида движения- поднимается вдоль стенки вверх и возвраща­ется в центральную часть за счет эжекции струи (см. рис. 3,Б) или поднимается между стенкой и струей, далее раздваивается на два потока - один стекает по стенке вниз, второй подсасывается струей (см. рис. 3,А). С уве­личением количества движения струи и высоты слоя первый вариант взаимодействия струи и слоя сменяется вторым.

 Гидродинамика аппарата с двухсопловым распылителем принципи­ально не отличается от гидродинамики аппарата с односопловым распылителем за исключением явления подъема материала между соплами при близком расположении распылителя от зеркала слоя. С увеличением расстояния струи сливаются в единый факел и эффект исчезает.

Установлено, что взаимодействие нисходящей струи и псевдоожи­женного слоя определяется количеством движения струи, плотностью и высотой псевдоожиженного слоя, площадью входа струи в слой. По­следнее характеризует расстояние между распылителем и зеркалом слоя. Было выявлено, что число псевдоожижения на глубину проникновения струи в псевдоожиженный слой практически не влияет.

Оптимальная для гранулирования глубина проникновения струи в слой, установленная методом радиактивного источника [2], равна 1/3 высоты слоя. Ввиду неточности и несовершенства этого метода принимается оптимальная глубина проникновения струи в псевдоожиженный слой - 1/3-2/3 высоты слоя. Допущение возможно вследствие максимального контакта частиц в струе со слоем, а также благодаря запасу высоты слоя над решеткой, гарантирующего отсутствие нали­пания. Выявлена зависимость, связывающая параметры нисходящей струи и характеристики слоя, и получен безразмерный коэффициент затопления

 При К-с 0,2 струя входит в псевдоожиженный слой менее чем на 1/3 его высоты, при К>0,5 струя проникает более чем на 2/3 высоты.

Приведенное соотношение позволяет сделать выбор аппарата и оп­ределить его параметры. Из теплового баланса рассчитывается расход теплоносителя на распыление, из условий псевдоожижения» физических свойств и грансостава слоя - высота псевдоожиженного слоя. С по­мощью заданной скорости истечения нисходящей струи из распылителя и принятого в оптимальном диапазоне коэффициента затопления опре­деляется площадь входа струи в слой. По площади входа выбирается площадь решетки, которая должна быть больше. После расчета угла раскрытия струи, но известным закономерностям определяется рас­стояние от зеркала псевдоожиженного слоя до сопла распылителя.

Проведенные исследования позволили установить характерные виды вторичной циркуляции в надслоевой зоне и циркуляции частиц в псевдоажиженном слое, выявить основные характеристики взаимодействия нисходящей высокоскоростной струи и псевдоожиженного слоя, опреде­лить влияние начального импульса струи и характеристики слоя на величину погружения струи в псевдоожиженный слой и вычислить без­размерный коэффициент затопления. Таким образом, имеется возмож­ность подойти к решению вопроса расчета и конструирования сушилки- гранулятора типа РГ.