Глава 12.5 Гидравлическое сопротивление кипящего слоя

Гидравлическое сопротивление кипящего слоя. Сопротивление слоя практически мало изменяется в широком диапазоне скоростей кипения. В практических расчетах промышленных аппаратов можно исходить из того, что сопротивление слоя равно нагрузке материала на 1 м² решетки:

Стадия кипения. В зависимости от скорости кипения изме­няются порозность и высота слоя, характер движения частиц и их перемешивание и т. д. Качественно можно представить три стадии кипения,  резко отличающиеся друг от друга гидродина­мическими условиями.

Для количественной оценки стадии кипения предложено несколько способов. Несомненно, ее можно было бы оценить изменением порозности слоя е/е₀ или отношением высоты кипя­щего слоя к  спокойному H/H₀. Однако эти величины практически очень трудно замерить ввиду больших пульсаций слоя. Функции е = f (и) и Н — ф (и) резко изменяются с изменением скорости газа и, что вызывает большие трудности в определении точных зависимостей.

Степень кипения характеризуется отношением действитель­ного гидравлического сопротивления к теоретическому Др/Др_м. Если величина этого отношения меньше единицы, следовательно, имеются  проскоки газа в слое или не весь материал находится во взвешенном состоянии. Однако величина отношения Др/Др_м меняется очень незначительно, что при оценке стадии псевдоожи­жения приводит к большим погрешностям.

Н. А. Шахова и др. [102] предложили оценивать стадию кипе­ния отношением скорости газового потока к критической скорости кипения и!и_кр_ или отношением числа Рейнольдса при данной ско­рости газового потока к критическому значению Re/Re_Kp.. Это отношение называется числом псевдоожижения N. В действующих установках величина N изменяется от 0,8 до 5. Значение 0,8 отно­сится к стадии вспученного слоя, когда материал хорошо переме­щается только по наклонной решетке, так как угол его естествен­ного откоса не равен нулю. Однако число псевдоожижения недо­статочно точно отражает действительные гидродинамические усло­вия кипящего слоя, так как значение Re_K обусловлено, например, состоянием поверхности частиц, начальной высотой слоя и т. д.

Мы рекомендуем оценивать стадию кипения отношением кри­терия Рейнольдса при скорости псевдоожижения к критерию Рейнольдса при скорости витания частиц [46, 50]:

К такому же выводу пришли Я. Беранек и Э. Сокол [5]. Ско­рость витания для данных условий и материала имеет вполне определенное и постоянное значение, поэтому величина /С должна достаточно точно отражать действительные гидродинамические условия в слое материала. При К 1 кипящий слой перестает существовать и создаются условия для выноса материала из аппа­рата.