Алексеев, А. Д.

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

1 1 3  B  E  C T И  яТом 175 1971ТОМСКОГО О РД Е Н А  ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМ ЕНИПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВАВ Л И Я Н И Е  ХА РАКТ ЕРА И Р Е Ж И М А  Д В И Ж Е Н И Я  В З В Е Ш И В А Ю Щ Е Й  С Р Е Д Ы НА З А К О Н О М Е Р Н О С Т И  П С Е В Д О О Ж И Ж Е Н И ЯА. Д . А Л Е К С Е Е В(Представлена научной итоговой конференцией химико-технологическогофакультета)В работе [1] проведен качественый анализ влияния характера  движения газа  через пористые среды с точки зрения эффективности »его воздействия на материал и высказано предположение о том, что нестационарные движения газа  через слой вызовут его кипение при меньших по сравнению со стационарными расходах взвешивающей среды. Д л я  подтверждения справедливости этого положения проведены исследования при стационарном f =  0 и синусоидально-пульсирующем характерах  движения взвешивающей среды. В качестве материалов приняты воздушносухие гранулированные препараты, выпускаемые Томским химико-фармацевтическим заводом, и зерна мака. Основные характеристики материалов приведены в табл. 1. Описание установки и методики эксперимента приведены в работе [1].Удельные нагрузки материала на решетку составляли 346то693 я /ж 2.Установлено, что при продувке как свободно насыпанного, так и предварительно уплотненного слоя стационарным потоком воздуха имеется зона скоростей, в которой возможно устойчивое псевдоож иж е­ние. Основную группу исследованных материалов составляют много­компонентные полидисперсные смеси, и их переход в кипящее состояние происходит постепенно, по мере увеличения расхода взвешивающей -среды. В первый момент взвешиваются мелкие и легкие компоненты, скорость витания которых меньше скорости потока, в то время как  ос ­новная масса материала остается неподвижной.Псевдоожижение фармпрепаратов сопровождается выдуванием лег­ких компонентов в верхние участки слоя и образованием сквозных к а ­налов, препятствующих взвешиванию тяж елы х и крупных. Если ско­рость потока достигает величины, достаточной для разрушения каналов, то это вызывает интенсивное кипение всего материала. Р абота  при повышенных скоростях сопровождается образованием крупных газо ­вых пузырей, выбросом частиц за пределы слоя, уносом мелких и лег­ких компонентов и изменением минералогического состава.Основная часть опытов с нестационарным потоком проводилась на частотах 3,35 и 10 гц. Внешняя картина поведения слоя при этом существенно отличается от той, которая наблю дается при воздействии на него невозмущенным потоком. В начальный период, пока скорость потока невелика, видимых изменений в состоянии слоя не наблюдается. Последующее увеличение скорости, а следовательно, и интенсивности .динамических воздействий вызывает колебания частиц, находящ ихся188N 681T а б л и u a іХарактеристики исследованных материалов и результаты экспериментаМ а т е р и а лП араметр J пиркофен пиркофен2пиркофен3 ПА СК дорматол внкалин зерна макаРазм ер  частиц, мм 0 , 2 5 - 5 , 0 0 , 5 ^ - 5 ,0 0 - 6 , 0 0 , 4 - 6 , 0 0 , 4 - 6 , 0 0 4-2 ,5 0 ,6 4 - 1 ,0Эффективный диаметр, MM 0,578 1,235 1,8 0,253 0 ,739 0 ,1 8 0 ,75Плотность материала, кг/м9> 1245 1245 1295 1807 1250 2670 1200Н асыпная плотность слоя, кг/м3 4 5 7 - 5 0 8 4 1 0 - 4 6 2 450 542 563—640 525 - 5 5 0 5 8 5 - 5 9 0 6 2 2 - 6 5 4Критерий Архимеда A r X l 02 86 837 2700 10,6 181 5 ,5 181Оптимальные значения / =  0 0 ,36 0 ,64 1,01 0,365 0 ,98 0 ,35 0,41скорости, м/сек / = 3 , 3 5 0 ,156 0,31 0 ,62 0 ,15 0 ,55 0 ,049 0 ,25/ =  ю 0 ,14 1,34 0 ,6 8 0,15 0 ,54 0 ,052 0 ,26Оптимальные значения /  =  о 13,9 52 ,4 120,6 6 ,13 48 4 ,18 2 0 ,4критерия РейнольдсаDв .опт/  =  3 ,3 5 6 ,0 2 5 ,4 74 ,2 2 ,52 27 0 ,586 12,4/ = 1 0 5 , 4 27 ,9 81 ,3 2 ,5 2 26 ,5 0 ,62 12,95Расширение слоя при /  =  о 1,21 1,145 1,165 1,27 1,265 1,367 1,09ОПТ / -  3 ,3 5 1,056 1,031 1,092 1,145 1,137 1,26 1,02/ =  10 1,028 1,012 1,01 1,09 1,02 1,15 0 ,98Рис. 1. а) зависимость порозности слоя маковых зерен zm от скорости в свободном сечении аппарата w и частоты пульсаций f ; б) изменение сопротивления слоя AP  при тех ж е  условияхРис. 2. Графики зависимости эффективности псевдоожижения от критерия Архимеда Ar  и частоты пульсаций fвблизи свободной поверхности. Ч астота колебаний соответствует часто­те внешних возмущ аю щ их воздействий. Одновременно с колебанием частиц начинается их переукладка, что приводит к уменьшению о б ъ ­ема слоя. Уплотнение сопровождается соответствующим увеличением сопротивления. Д альнейш ее повышение расхода приводит к более з а ­метному подбрасыванию частиц, и в движение постепенно вовлекаются все большие и большие участки слоя. Т акая  картина наблю дается  до тех пор, пока не начнется подбрасы вание всей массы материала , ре­зультатом чего является  ее отрыв от распределительной решетки и пе­риодическое взвешивание. Этоі процесс сопровождается прорывом через слой мелких газовых пузырей, что вызывает перемешивание частиц и способствует стабилизации реж им а кипения. Сопротивление слоя при увеличении скорости возрастает вплоть до момента, когда в продолж е­ние одного импульса весь слой или значительная его часть не окаж ется  взвешенной большую часть периода. П оследующее повышение скорости не вызывает существенных изменений в сопротивлении слоя.Типичные кривые псевдоожижения приведены на рис. 1.Увеличение удельной нагрузки м атериала  на решетку вызывает незначительное смещение кривой расширения в сторону больших ско­ростей движения газа . Постепенное уменьшение расхода газа  так  ж е  см ещ ает  кривую расширения в сторону больших скоростей. При полном прекращ ении подачи воздуха слой оказы вается  сильно уплотненным.Осредненные значения величин, характерны х для устойчивого ре­ж и м а  кипения слоя, приведены в таблице.И з приведенных данных видно, что численные значения скоростей нсевдоожижения зависят от характера  движения среды. При псевдо­ожиж ении стационарным потоком требуются наибольш ие расходы взвешивающ ей среды. Д л я  взвеш ивания тех ж е материалов возмущ ен­ным потоком требуются меньшие расходы, а степень снижения зависит от свойств и гранулометрического состава слоя. Н аибольш ее снижение ско­ростей наблю дается  для викалина, характеризую щ егося многокомпо- нентностью химического состава и сравнительно небольшими р а зм е р а ­ми частиц, что ясно видно из рис. 2.Отклонение от общей закономерности для  двух материалов (дор- матол, мак) объясняется существенным отличием их свойств от свойств других исследованных материалов.О бнаруж енная  тенденция к повышению эффективности нестацио­нарны х воздействий при уменьшении размеров частиц представляется весьма важной, так  как  позволяет осущ ествлять процессы с тонкодис­персными материалами, обладаю щ ими повышенной склонностью к сли­панию и образованию  каналов.Выводы1. Применение низкочастотных синусоидальных воздействий воз­душного потока стабилизирует режим псевдоожижения зернистых м а ­териалов и обеспечивает устойчивое кипение при меньших по сравнению со стационарным расходах взвешивающей среды и меньшем расш ире­нии слоя.2. Эффективность синусоидально-пульсирующих воздействий з а ­висит от гранулометрического состава слоя, свойств материала , частоты пульсаций и практически не зависит от удельной нагрузки м атериала  на распределительную решетку.Л И Т Е Р А Т У Р АL A .  Д .  А л е к с е е в .  Влияние нестационарности газового потока на поведение слоя  зернистого м атериала. Сб. Известия ТПИ, 133, 69—74, 1965.

Влияние характера и режима движения взвешивающей среды на закономерности псевдоожижения

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University