Гранулирование

Расчет зоны аммонизации во вращающемся слое

При поглощении газа его объем в слое материала непрерыв­но уменьшается. В режиме истечения, исключающем проскок газа через слой, т. е. оптимальном в технологическом смысле, зона действия газа будет замкнутой в слое. Определим ее фор­му, исходя из предположения, что объем зоны фильтрации убы­вает по высоте равномерно. Тогда объем элементарного сечения зоны равен (см. рис. 6.1,6):

dV= (1 — у1Н)пхЧу. (6.13)

Для параболоида:

(6.14)

Анализ уравнения объема газовой зоны (6.13) показывает, что это — тело вращения кривой, описываемой уравнением

Ьу=(уІа)чг[-(уІН)'і*, (6.15)

где by — полуширина зоны.

Максимальная ее полуширина, равная bmax=/4 г, достига­ется при высоте слоя над соплом, равной у=Н/4 (здесь г — ра­диус параболоида на высоте Н).

Образование газовой зоны такой формы происходит при со­гласовании расходов истекающего Q0 и поглощаемого Q„ газа, т. е. при одновременном расширении струи в результате пониже­ния давления на ее границах и свертывания струи в процессе поглощения газа.

Материальный баланс по газу в элементарном сечении зоны:

Qo=Qn+Qy, (6.16)

где Qy — расход газа в поперечном сечении газовой зоны.

Условие полного поглощения газа в слое высотой Н соблю­дается при г/=0 и Qy = Q0, при у—Н и Qy = 0.

Рассмотрим элементарный объем зоны толщиной йу. Через него вдоль оси X проходит твердый материал в количестве dQT, определяемом шириной зоны в этом сечении 2ЬУ, плотностью потока движущегося материала рп и ско­ростью движения твердой фазы vv. Для сопла, размещаемого вблизи нейт­ральной линии вращающегося слоя, еї=Оск. Тогда:

dQT=2by()„vCK<iy. (6.17)

Интегрируя (6.17) в пределах высоты слоя от 0 до Я, получим:

(?т=(Яг/3)0скрп. (6.18)

Количество поглощенного в объеме зоны газа зависит от свойств реаги­

рующих веществ:

<Э„=<Эт(С„-С)Мг/Мт, (6.19)

где Мг/Мт — соотношение молекулярных масс взаимодействующих веществ в газе и твердой фазе.

Интегрируя (6.9) н подставляя С в (6.19), получим:

Qn= (Яг/3) ДскРп(Мт/М7) (С„ — М1'<*-и>), (6.20)

где Ni= ІСи— (1 — п)Кот]/С„п.

Принимая во внимание, что время пребывания материала в газовой зоне прн одноразовом ее прохождении Т| = Урп/Ят, получим количество поглощен­ного за это время газа:

= (Я1 -'/За0-5) Дскр„(Мг/Мт) (Си —Я2'/(і-")), (6.21)

где Я2= (С„ — (1 — п)Ко(я/2о„) (Я/о)°’51/С„п.

Зная параметры истечения газа нз сопла, по уравнению (6.21) можно рассчитать его расход. При прохождении потока материала QT через зону действия одного сопла с учетом коэффициента _ циркуляции материала во вращающемся гладкостенном барабане k6 = Qr/Qni> (где QT и <?„р — потоки твердой фазы в поперечном и продольном направлении барабана, отнесен­ные к единице площади) расход газа рассчитывают по уравнению

Qo = kc, Qnv (6-22)

Для достижения заданной производительности зёрна твердого материала должны пройти через t газовых зон, расположенных по направленню движе­ния твердой фазы в барабане, причем

t=QdQo, (6.23)

где Qc — количество газа, необходимого по стехиометрии для химического взаимодействия.

Таким образом, по (6.21) — (6.23) рассчитывают расход газа и число со­пел для реального процесса в зависимости от структуры и технологических характеристик обрабатываемого материала. Промежутки между соплами, ис­пользуемые для гранулирования, выбирают исходя из необходимого времени окатыаания. Данные по нему, а также по ke и vCK можно найти в гл. 2, а также в работах [21, 128].