МАШИНОСТРОЕНИЕ

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

5

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

В аппаратах псевдоожиженного слоя осуществляется контакт между развитой по­верхностью дисперсной твердой фазы, собст­венно составляющей слой, и вертикальным потоком взвешивающего потока газа (реже капельной жидкости). Развитая поверхность контакта твердой и газовой фаз необходима для проведения процессов теплообмена, обжи­га, горения, сушки, каталитических процессов с участием дисперсных катализаторов, адсорб­ции и др.

По сравнению с другими аппаратами, в которых также происходит контакт дисперсной твердой и газовой (жидкой) фаз (чаще это ап­параты с неподвижным фильтруемым слоем) аппараты с псевдоожиженным слоем обладают обычно следующими преимуществами:

Относительной простотой конструкции - чаще всего вертикальный аппарат прямоуголь­ного или круглого сечения, обычно не имею­щий движущихся частей;

Практической изотермичностью всего объема, обеспечиваемой интенсивным пере­мешиванием дисперсной фазы, что весьма су­щественно для большинства процессов с выде­лением или поглощением теплоты;

Возможностью значительного повышения расхода взвешивающего газа без увеличения перепада давления на слое материала, что су­щественно ввиду ограниченности напоров, развиваемых вентиляторами большой произво­дительности;

Текучестью слоя, что позволяет непре­рывно выгружать дисперсный материал через простой патрубок.

Недостатки аппаратов с псевдоожижен­ным слоем дисперсного материала связаны с интенсивным перемешиванием в объеме слоя. К ним можно отнести:

Истирание недостаточно жестких мате­риалов и эрозию внутренней поверхности са­мого аппарата и возможных дополнительных теплообменных поверхностей, размещаемых внутри слоя;

Возникновение электростатического заря­да на поверхности псевдоожижаемых диэлек­трических материалов;

Различное время пребывания отдельных порций дисперсного материала (его отдельных частиц) в объеме псевдоожиженного слоя, что приводит к различной степени обработки (на­грева, обжига, степени выгорания, высушива­ния, адсорбции, размеров образующихся гра­нул или кристаллов и др.) различных частей общего потока, выгружаемого из аппарата дис­персного материала.

Процесс псевдоожижения обеспечивает равномерную структуру псевдоожиженного слоя только при использовании в качестве псевдоожижающего агента капельных жидко­стей. При псевдоожижении относительно лег­кими и маловязкими газами внутри слоя обра­зуются газовые пузыри, внутри которых кон­такт дисперсного материала со сплошной сре­дой практически отсутствует, что особенно
существенно, например, для каталитических процессов, в которых важна степень химиче­ского превращения реакционной газовой сме­си. При псевдоожижении мелких частиц (диа­метром 1 мм и менее) часто не удается избе­жать образования каналов, что в еще большей степени ухудшает условия межфазного контак­тирования в слое. Наилучшими с точки зрения равномерности псевдоожижения являются монодисперные, округлые частицы с мини­мальной поверхностной адгезией (хорошей сыпучестью).

На внутреннюю структуру псевдоожи - женного слоя в значительной степени влияет устройство (конструкция) газораспределитель­ной решетки в нижней части аппарата, через которую в слой подается псевдоожижающий агент. Общие сведения о гидродинамике псев - доожиженных слоев приведены в [54].

Классификация аппаратов с псевдоожи­женным слоем чаще проводится по типу тех­нологического процесса, происходящего меж­ду взвешивающей текучей средой и дисперс­ным материалом, т. е. по области использова­ния этих аппаратов. При этом конструкции аппаратов различаются не слишком значитель­но. Наибольшим разнообразием отличаются такие аппараты для сушки влажных материалов.

Односекционные аппараты. Конструк­ция односекционного аппарата наиболее про­ста (рис. 3.3.10). Обычно это вертикальный аппарат, в нижней части которого расположена газораспределительная решетка; дисперсный материал, как правило, подается в верхней части аппарата; выгрузка материала произво­дится либо с верхнего уровня слоя или из ниж­ней, прирешеточной его зоны, чтобы крупные частицы или агломераты частиц не могли иметь длительного контакта с горячей решет­кой. Возможна и одновременная выгрузка дис­персного материала с верхнего и с нижнего уровней псевдоожиженного слоя.

В аппаратах такого рода круглого или прямоугольного сечения производятся самые разнообразные технологические процессы - от наиболее простых процессов нагревания (ох­лаждения) дисперсных материалов неизменной формы и размеров до наиболее сложных, в смысле организации устойчивого псевдоожи­жения процессов, гранулирования и сушки пастообразных и жидких в исходном состоя­нии материалов [57, 83]. Поперечные размеры таких аппаратов достигают нескольких метров, высота псевдоожиженного слоя - до одного и

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

Рис. 3.3.10. Схема

Аппарата с псевдоожиженным слоем:

1 - корпус; 2 - псевдоожиженный слой; 3 - газорас­пределительная решетка; 4 - дозатор загружаемого материала; 5 - секторный дозатор выгружаемого материала; /, II - соответственно ввод и выводы материала; III, IV - соответственно вход и выход псевдоожижающего агента

Более метров, а общая высота всей установки вместе с вспомогательным оборудованием - до десяти метров.

Аппараты прямоугольного сечения более компактны, но в них труднее организовывать равномерную подачу псевдоожижающего газа по сечению газораспределительной решетки (аппарата), что может приводить к нежела­тельному залеганию материала на решетке в угловых зонах рабочего объема псевдоожи­женного слоя. Расширение поперечного сече­ния аппарата в надслоевом пространстве по­зволяет уменьшить унос мелких фракций мате­риала и образующейся в результате истирания материала пыли.

Схемы установок с основным аппаратом с псевдоожиженным слоем для проведения про­цессов обжига материалов, сжигания предвари­тельно измельченных твердых топлив, их гази­фикации и других высокотемпературных про­цессов в энергетике и металлургической про­мышленности представлены в [8, 21, 55, 57, 77, 83].

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

Рис. 3.3.11. Схема печи с псевдоожиженным

Слоем для паровой активации угля:

/- подача и выгрузка угля; //-подача и вывод газа; III - ввод воздуха;

IV- подача пара

Конструкции аппаратов с псевдоожижен­ным слоем незначительно варьируются в зави­симости от вида и свойств псевдоожижаемых материалов. Наибольшей простотой обладают односекционные аппараты цилиндрической формы для проведения технологических про­цессов, в которых размеры псевдоожижаемых частиц не изменяются (рис. 3.3.11).

Во многих случаях для успешной реали­зации того или иного технологического про­цесса существенным является способ подачи исходного материала, особенно высоковлажного материала в аппараты для термической сушки.

Механическое перемешивание комкую - щихся материалов может производиться в аппа­ратах цилиндрической формы с помощью, на­пример, мешалки, вращающейся вблизи газо­распределительной решетки (рис. 3.3.12).

Чем выше влажность исходного материа­ла, тем важнее распределять его равномерно по поверхности псевдоожиженного слоя; в про­тивном случае возможно локальное залегание части влажного материала. Поэтому в аппаратах со слоем значительной площади (более 10 м2) можно использовать два и более питателей- забрасывателей чаще лопастного, вращающе­гося типа [27].

Подача исходного материала, если он на­ходится в жидкофазном состоянии (растворы твердых веществ, тонкодисперсные суспен­зии), может производиться с помощью механи­ческих или пневматических форсунок как на

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

Рис. 3.3.12. Схема аппарата для сушки волокнистых и стружкообразных материалов фирмы Келлер (Германия):

1 - цилиндрический корпус; 2 - секторный пита­тель-дозатор на линии загрузки влажного мате­риала; 3 - вращающаяся мешалка; / - подача и выгрузка материала; II - вход и выход сушиль­ного агента

Верхнюю поверхность псевдоожиженного слоя (рис. 3.3.13), так и непосредственно внутрь объема слоя. В первом случае важно не превы­сить устанавливаемый экспериментально пре­дел орошения на 1 м2 площади поверхности слоя, а во втором - существенно определить такие параметры работы форсунок, которые определяют размеры факела распыления, как минимум не превышающие габаритных разме­ров слоя [14]. Распыление внутрь слоя усугуб­ляет вероятность попадания влажного мате­риала на горячую газораспределительную ре­шетку, но и существенно уменьшает унос мел­ких фракций распыляемого материала с отхо­дящим из аппарата сушильным агентом, чем чреват метод распыления на верхний уровень слоя.

При псевдоожижении существенное зна­чение имеет способ подвода ожижающего агента (газа) через газораспределительную решетку и конструкция самой решетки, осо­бенно для высокотемпературных процессов и для материалов, которые склонны пригорать или образовывать агломераты на металличе­ской решетке. В некоторых случаях, для наиболее высокотемпературных процессов

(до 1200 °С), могут быть использованы решет­ки из жаростойкого бетона на жидком стекле [83]. Наряду с часто используемыми простыми решетками с цилиндрическими отверстиями применяют беспровальные решетки с металли­ческими или керамическими колпачками раз­личной конструкции [21, 77] (рис. 3.3.14). Го­ризонтальный выход псевдоожижающего газа из отверстий колпачков с большой скоростью (до нескольких десятков метров в секунду) не позволяет частицам или агломератам материа­ла залеживаться на горизонтальных участках решетки между соседними колпачками, что препятствует пригоранию материала к решет­ке. Используются также решетки из сопряжен­ных конусов и колосниковые решетки, соби­раемые из полосового металла различных про­филей (рис.3.3 Л 5).

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

///

□□□□□ОС

Х5

Рис. 3.3.13. Аппарат для гранулирования солей в псевдоожиженном слое собственных гранул:

/ - слой гранул материала; 2 - газораспределительная решетка; 3 - механическая форсунка; 4 - шнек выгрузки гранул; 5 - газовая горелка; I - подача жидкого и выгрузка гранулированного материала, II - ввод воздуха и вывод сушильного агента; III - ввод природного газа

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

В аппаратах значительного размера ре­шетки часто выполняются в виде нескольких отдельных секций (в аппаратах круглого сече­ния - до 12 отдельных секторов). Для высоко­температурных процессов конструкция газо­распределительной решетки и способ ее креп­ления к корпусу аппарата должны учитывать температурные расширения материалов решет­ки и опорных элементов (колец) [21, 27].

Рис. 3.3.14. Типы колпачков газораспределительных решеток

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

В)

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

Б)

Рис. 3.3.15. Схемы газораспределительных устройств:

А - беспровальная решетка с тангенциальным вводом газа; б - беспровальная призматическая решетка; в - щелевая решетка; I - вход псевдоожижающего газа; II - циркуляция частиц в нижней части слоя

Рис. 3.3.16. Схема гранулятора с гравитационной классификацией гранул на выходе материала:

1 - воздушный классификатор; /- подача материала на грануляцию; II - подвод и отвод сушильного агента; III - отвод гранулированного материала после классификации

При недостатке вводимого в слой количе­ства теплоты с псевдоожижающим агентом (или, наоборот, при избытке выделяющейся в слое теплоты) внутри объема слоя могут разме­щаться дополнительные теплообменные по­верхности змеевикового или ламельного типов.

Загрузка материалов в аппараты произво­дится с помощью обычных бункерных уст­ройств и секторных питателей, регулирующих расход загружаемого дисперсного материала. Сложнее обстоит дело с загрузкой пастообраз­ных материалов, для чего используют, напри­мер, вибрационные питатели с подачей пасты через перфорированную решетку питателя [61] на верхнюю поверхность слоя.

Выгрузка дисперсного материала из ап­парата производится через сливной порог, что позволяет автоматически поддерживать задан­ную уровнем этого порога высоту слоя, массу материала в объеме слоя и объемный расход выгружаемого материала. Когда необходимо предусмотреть надежную выгрузку крупных частиц и образующихся в слое агломератов материала, используется выгрузка материала с уровня газораспределительной решетки; в та­ком случае на линии выгрузки также необхо­дим дозирующий питатель обычно секторного типа.

При получении гранул какого-либо жела­тельного размера или фракционного состава из исходной суспензии или раствора для создания устойчивого во времени, стационарного непре­рывного процесса необходима выгрузка не всего образующегося в слое полидисперсного про­дукта, а его сепарированная выгрузка. Воздуш­ный сепаратор с вертикальным потоком сепари­рующего воздуха возвращает в псевдоожижен - ный слой мелкие гранулы продукта для их даль­нейшего роста (рис. 3.3.16), а крупные гранулы кондиционного или большего размеров, ско­рость осаждения (витания) которых больше скорости вертикального потока сепарирующе­го воздуха, выгружаются из нижней части се­паратора в качестве готового продукта [27].

Для односекционных аппаратов псевдо­ожиженного слоя разработаны типовые ряды размеров, рекомендуемых для использования при термообработке тех или иных материалов [27, 57,61,65].

Разновидностью аппаратов с псевдоожи­женным слоем являются аппараты с фонтани­рующим слоем дисперсного материала [35], которые имеют существенно уменьшенное по сравнению с сечением основной части аппара­та сечение патрубка, подводящего газовый поток в нижнюю часть аппарата. Используются два основных вида аппаратов этого типа круг­лой формы (рис. 3.3.17): с постоянным по вы­соте сечением и увеличивающимся по ходу вертикального потока воздуха сечением аппа­рата. Аппараты с фонтанирующим слоем могут иметь не только круглую, но и прямоугольную форму - это аппараты со щелевым подводом газа. Преимущество аппаратов щелевидной формы состоит в относительной простоте гео­метрического моделирования гидродинамиче­ского процесса; недостаток - в не всегда удов­летворительной равномерности фонтанирова­ния по длине протяженной щели аппарата.

Характерная особенность способа орга­низации взаимодействия дисперсного материа­ла и газового потока в фонтанирующем слое состоит в более упорядоченном циркуляцион­ном движении дисперсного материала внутри аппарата между центральным фонтаном восхо­дящего газового потока с относительно не­большим содержанием твердой фазы и пери­ферийной зоной плотного, опускающегося вниз материала. При этом крупные частицы материала относительно большее время пребы­вают в нижней части фонтана, в которой тем­пература газа наибольшая, что в большинстве

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

Рис. 3.3.17. Направления движения дисперсного материала и взвешивающего агента в аппаратах с фонтанирующим слоем:

А - цилиндрической формы; б— конической формы; в - щелевой формы; 1 - направляющий козырек; /- подвод влажного и отвод высушенного материала; //- подвод и отвод сушильного агента

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

І і і

А)

Случаев благоприятно для процессов термиче­ской обработки полидисперсных материалов. Значительная площадь поперечного сечения верхней части аппарата позволяет снизить унос пыли и мелких фракций материала.

Аппараты с фонтанирующим слоем ис­пользуются преимущественно для термообра­ботки крупнодисперсных материалов со значи­тельным кинетическим сопротивлением прохо­дящему внутри частиц процессу, при этом цик­личность появления частиц в нижней высоко­температурной зоне не приводит к нежелатель­ному перегреву материала ввиду относительно краткого времени пребывания частиц в высо­котемпературной зоне центрального фонтана.

Угол конусности таких аппаратов обычно составляет 30...40°, а доля нижнего газоподво - дящего сечения по отношению к верхнему сечению аппарата не менее 10 %; высота слоя дисперсного материала должна в 3 раза и более превышать диаметр газоподводящего штуцера; размер частиц фонтанирующего дисперсного материала обычно не должен быть менее 1...2мм, что необходимо для устойчивого фонтанирования.

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

Рис. 3.3.18. Аппарат с фонтанирующим слоем кольцевой формы:

I - конический корпус; 2 - центральный стакан, регулирующий высоту слоя; 5-кольцевая решетка; I - материал; //-сушильный агент

В сушилке для жидких и пастообразных красителей, имеющей кольцевую форму (рис. 3.3.18), исходный влажный материал распыляется внутрь фонтанирующего слоя четырьмя механическими форсунками грубого

Распыления; выгрузка сухих гранул произво­дится через центральный цилиндрический по­рог, вертикальным перемещением которого рабочая высота слоя может изменяться в неко­торых пределах [32].

Многосекционные и комбинированные аппараты. Интенсивное перемешивание дис­персного материала в псевдоожиженных и в фонтанирующих слоях приводит к неравно­мерной обработке отдельных частиц (или пор­ций) выгружаемого из аппарата материала, что тем существеннее, чем крупнее частицы и зна­чительнее их внутреннее сопротивление про­цессам переноса теплоты и массы. Этот нега­тивный эффект заметно снижается использова­нием секционирования псевдоожиженных (фонтанирующих) слоев. Частицы дисперсного материала, последовательно перемещаясь через секции аппарата, имеют суммарное время пре­бывания материала в аппарате

Где Vm - объем твердой фазы в аппарате; Vc - объемный расход материала через аппарат.

Чем больше число секций, тем более рав­номерная обработка выходящего из последней секции потока дисперсного материала [62]. Еще одно преимущество секционированных аппаратов состоит в возможности подавать в каждую секцию псевдоожижающий агент с различными значениями температуры и скоро­сти и даже проводить в отдельных секциях различные процессы. При вертикальном сек­ционировании возможна организация общего противоточного движения потоков дисперсно­го материала и газа, что позволяет в более пол­ной степени использовать разности потенциа­лов взаимодействующих потоков.

Секционирование может производиться размещением вертикальных перегородок в слое, имеющем общую для всех секций газораспре­делительную решетку, как это, например, реа­лизовано в четырехсекционной прямоугольной сушилке фирмы Турбо-Фло (рис. 3.3.19), где в первых двух секциях производится сушка дис­персного материала, а в двух последних - ох­лаждение высушенного продукта холодным воздухом, подаваемым под решетку двух по­следних секций. Перегородки могут иметь от­верстия для прохождения материала или могут одновременно выполнять функции переливных порогов, с помощью которых регулируются высоты слоев в каждой секции. Горизонталь­ные, многосекционные аппараты обычно не имеют значительной высоты, но занимают большую производственную площадь.

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

Рис. 3.3.19. Прямоугольный четырехкамерный аппарат для сушки и охлаждения дисперсных материалов:

1 - корпус; 2 - вертикальные перегородки; 3 - газовые горелки; 4 - циклонная система пылеочистки; 5 - регулируемый порог выгрузки материала; 7- подача влажного и отвод высушенного материала; 77- подвод и отвод сушильного агента; 777- подача природного газа

Двухступенчатый аппарат для обезвожи­вания пастообразных материалов [61] пред­ставляет собой два конуса, размещенных один
в другом (рис. 3.3.20). Исходный пастообраз­ный материал с помощью вибрационного пита­теля подается сверху во внутренний конус, в который снизу поступает сушильный агент с наибольшей температурой. Подсушенные гра­нулы через верхний срез внутреннего конуса (или через отверстия в его боковой поверхно­сти) переливаются в наружную коническую секцию аппарата, в которой гранулы досуши­ваются сушильным агентом меньшей темпера­туры.

В трехсекционном вертикальном аппара­те с псевдоожиженными слоями прямоуголь­ного сечения 2,5x1,5 м и протяженностью в направлении движения материала 3,8 м пере­мещение материала из одной секции в другую осуществляется по перетокам, раположенным в шахматном порядке по боковым сторонам слоя; решетки с отверстиями диаметром 1,4 мм расположены под углом 2...3° к горизонту, что позволяет обеспечивать направленное, попе­речное потоку сушильного агента движение псевдоожиженного дисперсного материала в

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

Рис. 3.3.20. Двухступенчатый аппарат для сушки пастообразных материалов:

/ - внутренняя коническая камера; 2 - наружная камера; 3 - эксцентриковый вибратор; 4 - решетка дозатора пасты; 5 - регулятор высоты выгрузки материала из первой камеры

Каждом слое, а следовательно, более равно­мерную степень высушивания и охлаждения материала. В аппарате такой конструкции вы­сушиваются и охлаждаются сульфат аммония и другие дисперсные материалы.

Теплообменный секционированный ап­парат может иметь переточно ожижаемые слои на наклонной газораспределительной решетке с малым гидравлическим сопротивлением (рис. 3.3.21) [55].

В вертикальном многосекционном аппа­рате цилиндрической формы могут проводить­ся процессы адсорбции гранулированными адсорбентами и глубокой сушки дисперсных материалов в режиме ступенчатого противото­ка [62].

При работе вертикальных многосекцион­ных аппаратов (аналогов колонных массооб- менных аппаратов тарельчатого типа) сущест­венна надежная работа переточных устройств, по которым дисперсный материал передается из верхнего псевдоожиженного слоя на ниж­ний. Перемещение дисперсного материала по перетокам обычно осуществляется плотным движущимся слоем. При этом очевидное гидро­динамическое условие должно состоять в пре­обладании гидростатического давления плот -

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

Рис. 3.3.21. Теплообменный аппарат с переточно ожиженным секционированным слоем:

/ — газораспределительный короб; 2 - наклонная газораспределительная решетка; 3 - секционирующие перегородки; 4 - выгружной порог; / - загрузка и выгрузка дисперсного материала; II - ввод и вывод взвешивающего теплоносителя (воздуха)

Ного слоя материала внутри перетока pMgHn (где рм - насыпная плотность дисперсного материала, Нп - высота переточной трубки) над гидравлическим сопротивлением газорас­пределительной решетки А/?р. В противном

Случае под действием разности давлений А/?р

Плотный слой движущегося в перетоке мате­риала окажется вытолкнутым в верхний слой и весь газовый поток устремится в освободив­шийся от материала переток.

Из известных перетоков [21] наиболее надежными следует полагать перетоки, снаб­женные в нижней части поддерживающими элементами (рис. 3.3.22, д-ж) или дозаторами (рис. 3.3.22, и), предотвращающими провали - вание материала из перетока в нижний слой при возможных изменениях гидродинамиче­ского режима аппарата (чаще - расхода газа). Верхний срез переточной трубки может слу­жить сливным порогом, автоматически под­держивающим высоту псевдоожиженного слоя. Перетоки с инжекционными побудителями движения материала (рис. 3.3.22, к-м) препят­ствуют образованию агломератов при движе­нии комкующихся материалов.

Аппараты с псевдоожиженным слоем дисперсного материала используются в комби­нациях с аппаратами других типов, позволяю­щих производить быстро протекающую пред­варительную обработку дисперсных материа­лов с последующей их более продолжительной доработкой в псевдоожиженном слое. Комби­нированные установки такого типа используют при сушке материалов, когда в первой ступени (пневматической сушки или подсушки в ци­клоне) в течение нескольких секунд пребыва­ния дисперсного материала снимается поверх­ностная влага для предотвращения возможного комкования влажного материала, а затем в псевдоожиженном слое в течение нескольких или десятков минут удаляется внутренняя вла­га из частиц высушиваемого материала.

Комбинированная сушилка с последова­тельным (по направлению перемещения мате­риала) соединением вертикальной пневматиче­ской трубы - сушилки и псевдоожиженного слоя с параллельной подачей сушильного агента, предназначен для глубокой осушки, например, гранулированного поливинилхлорида (рис. 3.3.23) [61]. В пневмотрубе / материал подсушивается от 24 до 2 %: затем он отделя­ется в циклоне 3 от транспортирующего су­шильного агента, и попадает в аппарат 2 с двумя последовательными псевдоожиженными слоями, в которых происходит его глубокая досушка приблизительно до 0,1 %. В каждой

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

ЕЯ

Щ

Щ

В

Т

Я

■ •••'• Ь'фЗ; д)

W

А)

Б)

Г)

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

Ж)

Л)

Рис. 3.3.22. Основные типы самотечных перетоков:

А - цилиндрический; б-конический сужающийся; в - ступенчато сужающийся; г - с коническим сужением на выходе; д - цилиндрический с диафрагмой; е - цилиндрический с поддерживающим диском; ж-ю же, с конусом; з - самотечный двойной; и - с механическим затвором; кил- эжекционные; м - инжекционный

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

Рис. 3.3.23. Комбинированный сушильный аппарат типа пневмотруба - кипящий (псевдоожиженный) слой фирмы Нара (Япония):

1 - пневмотруба; 2 - вертикальный аппарат с двумя слоями; 3 - циклоны, 4 - шнековый питатель; 5 - калорифер и фильтры; / - дисперсный материал; II - сушильный агент, III - греющий пар

Секции аппарата единовременно находится по 125 кг материала, что обеспечивает среднее время его пребывания в каждой секции 6 мин. Установка может работать в периодическом режиме.

В комбинированной сушилке типа циклон - псевдоожиженный слой, частичная предвари­тельная очистка отходящего из аппарата / су­шильного агента от пыли осуществляется при его контакте с исходным влажным материалом в месте загрузки последнего (рис. 3.3.24). При­пудривание исходного материала пылью час­тично предотвращает нежелательное образова­ние агломератов во влажном продукте. Теплота отработавшего в циклоне сушильного агента (теплоносителя) используется для предвари­тельного подогрева и подсушки влажного ма­териала [57].

АППАРАТЫ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

Рис. 3.3.24. Комбинированный аппарат типа циклон - кипящий (псевдоожиженный) слой:

1 - аппарат псевдоожиженного слоя; 2 - циклон; 3 - питатель для влажного материала; 4 - воздушные конфузоры; / - загрузка и выгрузка материала; II - вход и выход сушильного агента

Элементы расчета аппаратов с псевдо­ожиженным слоем. Аппараты с псевдоожи­женным слоем в большинстве случаев работа­ют под давлением, близким к атмосферному (чаще под небольшим разрежением). В тех случаях, когда технологические процессы тре­буют значительных избыточных давлений (на­пример, при некоторых каталитических про­цессах), расчеты аппаратов на прочность и устойчивость не отличаются от обычных рас­четов такого рода.

Определение габаритных размеров аппа­рата обычно начинается с установления воз­можного диапазона изменения скорости псев­доожижающего агента, внутри которого суще­ствует псевдоожиженный слой конкретного дисперсного материала. Для монодисперсного материала сферической формы скорости нача­ла псевдоожижения wKp и уноса частиц из

СЛОЯ WyH могут быть определены по извест­ному соотношению [77]:

Re = Аг є

18 +

Вязкость газа; Аг:

4,75

0,б(АгЄ4-75)0'5],

(3.3.10)

Где Re = wd/v; w - скорость взвешивающего газа, отнесенная к свободному сечению аппа­рата; d - диаметр частиц; v - кинематическая

-g^3(pT-pr)/(prv2);

Рт и рг - плотность соответственно материа­ла частиц и газа; 8 - порозность слоя.

При 8 = 0.4 из критерия Re определяется значение wKр, при 8 = 1 - значение wyH.

Определяемое по данным предваритель­ных опытов значение 8 в теоретических преде­лах 8 = 0.4... 1 (обычно 0.5...0.75) дает возмож­ность по (3.3.10) найти рабочую скорость w газа: vvKp < vv < wyH.

По величинам объемного расхода Ус и скорости w газа определяется необходимая площадь поперечного сечения аппарата (ре­шетки):

S = Vc/w.

Значение Ус обычно находят из соотно­шений материального и теплового балансов конкретного технологического процесса по количеству теплоты Q, выделяемой (или по­глощаемой) дисперсным материалом в псевдо - ожиженном слое, для чего в предварительных

Опытах получают температуру газа /вых на выходе из слоя:

£?= ^cPr^r ('О -/вых)>

Где tq - температура газа на входе в псевдо­ожиженный слой, находится из условий кон­кретного технологического процесса и терми­ческой стойкости обрабатываемого в слое ма­териала.

Величина Q определяется тепловым эф­фектом конкретного процесса (теплотой хими­ческой реакции при обжиге, горении или ката­литическом процессе, теплотой испарения при сушке, теплоемкостью материала при его на­греве или охлаждении и др.) и задаваемым при проектировании расходом дисперсного мате­риала [57 ].

Средняя степень отработки потока дис­персного материала на выходе из псевдоожи­женного слоя в общем случае может быть оп­ределена по соотношению

X

У - |у(т)р(т)</т,

О

Где у(т) - кинетика изменения степени отра­ботки представительной порции частиц мате­риала, зависящая от > становившихся в слое условий (температуры, концентрации реаги­рующих компонентов, скорости газа и др.), получаемая в общем сл\чае в предварительных

Экспериментах; р(т) - плотность распределе­ния проходящего через псевдоожиженный слой потока дисперсного материала по времени его пребывания в слое, также определяемая в предварительных і идродинамических опытах с мечеными частицами.

По известным зависимостям у(т) и

Р(т) можно вычислить не только величину у,

Но и распределение непрерывно выходящего из псевдоожиженного слоя дисперсного материа­ла по степени отработки отдельных его частей [62].

При термической обработке (нагреве, ох­лаждении, с\шке и др.) мелких частиц диамет­ром, равным 1 мм или менее, суммарная по­верхность которых в слое весьма велика, обычно считается, что такой мелкодисперсный материал поглощает или отдает газовому пото­ку практически всю теплоту и поэтому темпе­ратура газа практически достигает температу­ры материала на расстоянии 50... 100 мм от газораспределительной решетки. При этом средняя степень отработки дисперсного мате­риала у на выходе из непрерывно действующе­го аппарата может быть определена по уравне­нию теплового баланса [27].

При проектировании установок с псевдо­ожиженным слоем практически существенным является вопрос о величине общего перепада статического давления, необходимого для про­хождения газовым потоком газораспредели­тельной решетки и слоя. Поскольку последова­тельно с таким аппаратом в линии подачи газо­вого потока практически всегда имеются кало­рифер (топка), циклоны, пылегазовые или мок­рые фильтры, трубопроводы, устройства, регу­лирующие расход, развиваемый центробежны­ми вентиляторами (даже высокого давления), напор обычно не превышает 120 кПа, этого общего напора нередко оказывается недоста­точно для обеспечения необходимого расхода газа Кс. Поэтому по возможности следует

Более точно оценивать перепад давлений на газораспределительной решетке

Где w0TB - скорость газа в отверстиях решет­ки; q - суммарный коэффициент сопротивле­ния отверстия (колпачка) решетки [21, 77].

Перепад давлений на псевдоожиженном слое определяется весом взвешенного в слое дисперсного материала:

Расчет гидравлических сопротивлений трубопроводов, циклонов, фильтров, регули­рующих и измерительных устройств и подбор конкретного вентилятора по рабочей точке на его напорной характеристике проводятся по традиционным методикам [58].

МАШИНОСТРОЕНИЕ

Производство и продажа хонинговальных головок

Хонинговальные головки 36-160 мм. Контакты для заказов хонголовок: Украина: +38 050 457 1330 Россия: delo7.ru - представитель в России hon@msd.com.ua Видео обзор хонов от 60 до 80мм: Видео хонголовок с …

ЭКСТРУДЕРЫ

Рис. 7.2.19. Узел смыкания гидромеханического типа Экструдеры применяют в качестве гене­раторов расплава в агрегатах для гранулирова­ния пластичных материалов, нанесения тон­кослойных покрытий и пластмассовой изоля­ции, дублирования пленок, для производства пленки, листов, …

ВАКУУМНАЯ СУБЛИМАЦИОННАЯ АППАРАТУРА

Основными частями оборудования для сублимационной сушки и очистки веществ яв­ляются сублимационная камера (или сублима­тор), десублиматор и вакуум-насосная система. В состав сублимационной сушильной установ­ки, помимо этого, входят морозильный аппарат и холодильное …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.