Взвешенный слой

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Энгельсский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО
«Саратовский государственный технический университет»
им. Гагарина Ю.А.
ИССЛЕДОВАНИЕ
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ
ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ
КИПЯЩЕГО СЛОЯ
Методические рекомендации
к лабораторной работе
по курсам «Процессы и аппараты пищевых производств»
и «Процессы и аппараты химических производств»
для студентов специальностей 260601, 240801
и направлений 240100.62, 151000.62
дневной и заочной форм обучения
Энгельс, 2012
УДК 664.002.5 (076.1); 66.01 (076)
ББК 36.81; 35.11
Р90
Р90 Суркова А.Н., Сергеев А.Д.: «Исследование гидродинамических
закономерностей кипящего слоя»: Методические рекомендации к
лабораторной работе по курсу «Процессы и аппараты пищевых
производств» - Энгельс; Изд-во ЭТИ (филиал) ФГБОУ ВПО СГТУ имени
Гагарина Ю.А., 2012. - __с.
Рецензенты: заведующий кафедрой «Машины, аппараты пищевых
производств и теплотехника» ЭТИ (филиал) СГТУ им. Гагарина Ю.А.,
к.т.н. Никоноров С.Н.; заведующий кафедрой «Машины, аппараты
химических производств» ЭТИ (филиал) СГТУ им. Гагарина Ю.А., д.т.н.
Целуйкин В.Н.
Методические указания направлены на изучение гидродинамики – движения газа
внутри канала через слой (пустоты и поры между элементами слоя), т.к. во многих
аппаратах для тепловых и массообменных процессов каналы, по которым проходит
жидкость или газ, имеют полое сечение (круглое или прямоугольное). Рассмотрены
вопросы: исследование зависимости гидравлического сопротивления и высоты
зернистого слоя от фиктивной скорости газа; расчет гидравлического сопротивления;
формы и размеры зернистых слоев (зернистый слой характеризуется размером его
частиц, их удельной поверхностью и долей свободного объёма).
В настоящем руководстве представлена методика расчёта гидравлического
сопротивления зернистых слоев на примере расчетов по соответствующим формулам и
уравнениям. Изложены сведения о процессах и аппаратах с так называемым кипящим
(взвешенным, псевдоожиженным) слоем, используемые для проведения теплообмена,
сушки, адсорбции и других процессов. Подробно изложена методика проведения
испытаний на лабораторном стенде, по результатам которых требуется получить
экспериментальные зависимости гидравлического сопротивления и высоты зернистого
слоя от фиктивной скорости газа; определить опытным и аналитическим путём
значения скорости псевдоожижения и скорости уноса частиц; рассчитать
гидравлическое сопротивление и высоту зернистого слоя; сравнить результаты
эксперимента и расчёта.
УДК 664.002.5 (076.1); 66.01 (076)
ББК 36.81; 35.11
Печатается по разрешению редакционно-издательского совета
ЭТИ (филиал) СГТУ им. Гагарина Ю.А.
Брошюра издается в авторской рецензии
2
ВВЕДЕНИЕ
Кипящий слой, псевдоожиженный слой, состояние слоя зернистого
сыпучего материала, при котором под влиянием проходящего через него
потока газа или жидкости (сжижающих агентов) частицы твердого
материала интенсивно перемешиваются одна относительно другой. В этом
состоянии слой напоминает кипящую жидкость, приобретая некоторые ее
свойства, и его поведение подчиняется законам гидростатики. В кипящем
слое достигается тесный контакт между зернистым материалом и
сжижающим агентом, что делает эффективным применение кипящего слоя
в аппаратах пищевой и химической промышленности, где необходимо
взаимодействие твердой и текучих фаз (диффузионные, каталические
процессы и др). Переход неподвижного слоя в кипящий происходит при
такой скорости сжижающего агента, когда гидродинамическое давление
потока P уравновешивает силу тяжести G, действующую на частицы. При
дальнейшем увеличении скорости сжижающего агента, слой вначале
расширяется при неизменном гидравлическом сопротивлении, а при
достижении условия Ρ>G частицы начинают выноситься из слоя. На
рисунке 1 приведена диаграмма, характеризующая зависимость перепада
давления в слое ΔP от скорости движения сжижающего агента wс.
Рис. 1. Зависимость перепада давления в слое ΔP от скорости движения
сжижающего агента wс
Пока слой неподвижен, ΔP возрастает при увеличении w0 (участок
АВ). После точки B, соответствующей началу уноса частиц твердого
материала, сопротивление слоя падает. Скорости сжиженного агента,
соответствующие точкам В и С, называются скоростью псевдоожижения
(w'0) и скоростью уноса (w"0). Отношение w"0 / w' 0 = W называется числом
псевдоожижения частиц в кипящем слое. Наиболее интенсивному
перемешиванию соответствует W=2, при дальнейшем росте W слой
3
становится неоднородным: происходит прорыв крупных пузырей газа
через него и начинается интенсивное выбрасывание частиц в пространство
над его поверхностью, возможно также образование газовых пробок.
Кипящий слой характеризуется постоянством температуры по высоте и
сечению, даже если в нем протекают процессы с большим тепловым
эффектом, а также высокими значениями коэффициента теплопередачи к
поверхностям теплообмена.
Аппараты
с
кипящим
слоем
широко
применяются
в
промышленности благодаря простате устройства, интенсивности действия,
легкости автоматизации, относительно небольшому гидравлическому
сопротивлению слоя (независимо от скорости сжижающего агента). Их
используют для адсорбции веществ из газов и жидкостей, теплообмена,
сушки твердого материала, а также для его перемешивания,
классификации
и
транспортировки.
Примером,
наглядно
демонстрирующим работу аппарата с кипящим слоем, является установка
для сушки в кипящем слое, представленной на рисунке 2.
Рис. 2. Установка для сушки в кипящем слое
Воздух поступает через фильтр 1 и калорифер 2 в сушильную камеру 3,
где создается кипящий слой материала подаваемого шнеком 4. После
обеспыливания в циклоне 5 и очистке в фильтре 6 воздух выбрасывается в
атмосферу вентилятором 7. Высушенный материал переливается через
порог 8 и удаляется из аппарата.
К недостаткам аппаратов с кипящим слоем относятся: истирание
частиц твердого материала, унос их потоком сжижающего агента, эрозия
аппаратуры, ограниченный диапазон скоростей сжижающего агента.
4
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: получить экспериментальные зависимости
гидравлического сопротивления и высоты зернистого слоя от фиктивной
скорости газа; определить опытным и аналитическим путём значения
скорости псевдоожижения и скорости уноса частиц; рассчитать
гидравлическое сопротивление и высоту зернистого слоя; сравнить
результаты эксперимента и расчёта.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Формы и размеры зернистых слоев весьма разнообразны: небольшие
гранулы, зерна, таблетки, кусочки катализаторов, адсорбентов и т.п. В
зависимости от того, одинаковы или различны по размеру частицы
данного слоя, зернистые слои называются монодисперсными или
полидисперсными.
Зернистый слой характеризуется размером его частиц, их удельной
поверхностью и долей свободного объёма.
Удельная поверхность частиц а, м2/м3, представляет собой поверхность
твёрдых частиц слоя в единице его объёма.
Доля свободного объёма или порозность слоя ε представляет собой
объёмную долю газа (жидкости) в слое:
ε=
Vсл  Vm
V
 1 m .
Vсл
Vсл
(1)
Для неподвижного слоя шаровых частиц одинакового диаметра величина ε  0.4 независимо от диаметра частиц.
На рисунке 3 показаны три возможных состояния слоя твёрдых частиц
в зависимости от скорости восходящего газового потока.
Рис.3. Движение газа (жидкости) через зернистый слой:
а) неподвижный слой; б) кипящий слой; в) унос частиц слоя потоком газа
При относительно небольших скоростях газа зернистый слой остаётся
неподвижным (рис.3а), и характеристики слоя (α, ε и др.) не меняются с
изменением скорости потока. При некоторой скорости газа, называемой
критической, слой перестаёт быть неподвижным, его порозность и высота
начинают увеличиваться, слой приобретает текучесть и во многом напо5
минает кипящую жидкость. Такое состояние зернистого слоя называется
кипящим или псевдоожиженным ("псевдо" - как бы, наподобие). В таком
слое твёрдые частицы интенсивно перемещаются в различных направлениях (рис.3б), причём весь слой в целом имеет ясно выраженную поверхность раздела с газовым потоком. При дальнейшем увеличении скорости потока порозность слоя и его высота будут возрастать до того момента,
пока скорость не достигнет другого критического значения, при котором
слой разрушается и частицы слоя начинают уноситься потоком (рис.3в).
Явление массового уноса твёрдых частиц потоком газа называется
пневмотранспортом
и
используется
в
различных
отраслях
промышленности для перемещения сыпучих материалов.
Типичные графики изменения перепада давления (гидравлического
сопротивления) в зернистом слое и его высоты в зависимости от фиктивной скорости газа представлены на рисунке 4.
Рис. 4. Зависимости от фиктивной скорости газового потока:
а) гидравлического сопротивления зернистого слоя; б) его высоты
Фиктивная скорость газа wф — это скорость, отнесённая ко всему
поперечному сечению аппарата, то есть
wф=
Q
,
F
где Q - объёмный расход газа, м3/с;
F - площадь поперечного сечения аппарата, м2.
6
(2)
Действительная скорость газа w в промежутках между частицами слоя
всегда будет больше фиктивной. Величину действительной скорости газа
непосредственно измерить трудно. Зависимость между величинами w и wф
выражается соотношением:
w=
wф

,
(3)
из которого при известных значениях wф и ε можно определить величину
действительной скорости газа.
Скорость, при которой нарушается неподвижность слоя и он начинает
переходить в псевдоожиженное состояние, называется скоростью
псевдоожижения wn.
Переход твёрдых частиц неподвижного слоя во взвешенное состояние
начинается при условии равенства силы Р динамического воздействия на
частицу потока газа весу этой частицы G за вычетом подъёмной
(архимедовой) силы А, то есть при условии:
P=G-A.
(4)
Для шаровой частицы
P=  
d 2 pc w 2

;
4
2
d 3
 m  g ;
G=
6
d 3
c  g ,
A=
6
(5)
(6)
(7)
где  — безразмерный коэффициент сопротивления среды;
d— диаметр частицы, м;
ρm, ρc- плотности твёрдых частиц и среды соответственно, кг/м3;
g — ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.
Из уравнений (6), (7) находим:
G-A=
 d3
6
 ( m  c )  g .
(8)
Если движущаяся среда - газ, то величиной ρc в уравнении (8) можно
пренебречь (ρm >>ρc). Уравнение (4) примет вид:
P=G.
(9)
Для того чтобы все частицы слоя перешли во взвешенное состояние,
давлению газа необходимо преодолеть вес частиц, приходящихся на
единицу площади F поперечного сечения аппарата. Отсюда
Pсл 
7
Gсл
.
F
(10)
Из уравнения (10) следует, что для взвешенного слоя величина потери
давления постоянна, то есть не зависит от скорости газа (рис.2а). Это
постоянство величины Pсл объясняется тем, что при возрастании фиктивной скорости газа происходит одновременное увеличение объёма взвешенного слоя и расстояния между частицами. Вследствие этого действительная скорость газа, определяющая гидравлическое сопротивление слоя,
также остаётся неизменной. Высота взвешенного слоя с увеличением
фиктивной скорости газа непрерывно возрастает (рис.2б).
Рисунок 4 показывает, что условие Рсл = const выполняется для всей
области существования кипящего слоя вплоть до момента, когда величина
wф достигает значения, при котором слой разрушается и начинается унос
твёрдых частиц потоком. Эту скорость, предельную для взвешенного слоя,
называют скоростью уноса wy или скоростью свободного витания частиц.
Последнее название обусловлено тем, что при массовом уносе порозность
слоя ε стремится к 1 (Vсл >>Vm) и движение отдельных частиц можно
считать независящим от воздействия других частиц слоя. При этом каждая
отдельная частица свободно витает: не осаждается и не уносится потоком,
то есть её вес G уравновешивается силой Р динамического воздействия
среды. Исходя из этого условия, может быть найдено значение wy.
Малейшее превышение скорости wф над величиной wy приводит к уносу
частиц.
Из сказанного следует, что условие витания частицы в восходящем
потоке идентично условию её равномерного осаждения в неподвижной
среде. Поэтому значение wy можно определить так же, как и значение
скорости осаждения.
Таким образом, взвешенный слой шаровых частиц одинакового диаметра может существовать в пределах от ε = 0,4 (при wф = wn) до ε = 1 (при
wф= wy). С некоторым приближением эти пределы можно принять и для
округлых частиц, а также частиц, имеющих форму многогранника.
Следует отметить, что резкий переход от неподвижного к
псевдоожиженному состоянию характерен лишь для зернистых слоев с
частицами одинаковой дисперсности. Для полидисперсных слоев
существует не скорость псевдоожижения, а область скоростей
псевдоожижения, в которой начинается и завершается переход от
неподвижного к полностью псевдоожиженному слою.
Отношение рабочей скорости wф, величина которой всегда находится в
пределах между значениями wn и wy, к скорости начала псевдоожижения
называется числом псевдоожижения:
Kw=
wф
wn
1
(11)
Число псевдоожижения характеризует интенсивность перемешивания
твёрдых частиц и состояние кипящего слоя. Опыт показал, что во многих
8
случаях интенсивное перемешивание достигается уже при значениях
Kw=2. Оптимальное значение величины Kw для каждого конкретного
технологического процесса обычно устанавливается опытным путём и
может изменяться в довольно широких пределах.
Характеристики кипящих слоев ε, Н неодинаковы при псевдоожижении их с помощью газа или капельной жидкости. Полностью однородное
псевдоожижение твёрдых частиц возможно лишь в потоке капельной жидкости, причём постепенное увеличение расхода жидкости приводит к соответствующему возрастанию высоты слоя без заметных колебаний его
верхней границы. При этом расстояние между частицами также увеличивается постепенно, а жидкость движется между ними сплошным потоком.
Для системы газ - твёрдая фаза, наиболее часто используемой на
практике, псевдоожижение, как правило, является неоднородным, то есть
часть газа движется через слой не сплошным потоком, а в виде пузырей,
которые разрушаются, достигнув верхней границы слоя, что вызывает
колебания его высоты. Пока значение числа Kw не велико, неоднородность
слоя не оказывает отрицательного воздействия на его характеристики, а
движущиеся пузыри, наоборот, интенсифицируют перемешивание частиц
в слое.
При значительном увеличении скорости газа неоднородность слоя возрастает, так как через него все чаще прорываются более крупные пузыри и
начинается интенсивное выбрасывание твёрдых частиц над поверхностью
слоя. Пузыри газа могут увеличиваться в объёме столь значительно, что,
наконец, их размер достигает диаметра аппарата (рис.5). При этом
псевдоожиженный слой разделяется на отдельные части газовыми
"пробками". Часть слоя, находящаяся над "пробкой", подбрасывается
вверх, что приводит к большому выбросу твёрдых частиц. Такой режим
работы называют поршневым псевдоожижением.
Рис. 5. Неоднородное псевдоожижение в системе газ - твёрдая фаза
Его возникновению способствуют, кроме возрастания скорости газа,
увеличение размера частиц и уменьшение диаметра аппарата. Поршневой
режим нежелателен, так как при нём ухудшается равномерность контакта
между газом и твёрдыми частицами.
При псевдоожижении некоторых материалов однородность слоя
нарушается вследствие каналообразования, когда происходит проскок
(байпасирование) значительного количества газа (жидкости) через один
9
или несколько каналов, образующихся в слое. Особенно часто
каналообразование наблюдается при использовании материалов с очень
мелкими или слипающимися частицами, склонными к агломерации.
Предельным случаем каналообразования является фонтанирование, при
котором поток газа прорывается сквозь слой по одному большому каналу,
возникающему вблизи оси аппарата.
При расчёте гидравлического сопротивления зернистых слоев
используют зависимость, аналогичную по виду уравнению для
определения потери давления на трение в трубопроводах:
L с  w2
,
Рсл    
dэ
2
(12)
где,  - общий коэффициент сопротивления (отражает влияние сопротивления трения и дополнительных местных сопротивлений,
возникающих при движении среды по искривлённым каналам в
слое и обтекании ею отдельных твёрдых частиц); для всех режимов
течения применимо уравнение:
λ = 133/Re+2.34;
(13)
L - длина каналов в слое, принимают равной высоте слоя Н, м;
dэ - эквивалентный диаметр, соответствующий суммарному поперечному сечению каналов в слое, dэ = 4ε / a, м.
a
6  (1   )
,
d эш  Ф
(14)
где, dэш - диаметр эквивалентного шара, имеющего тот же объём, что и
частица, м;
Ф - фактор формы твёрдой частицы слоя.
Ф=
Fш
,
F
(15)
Fш - поверхность шара, имеющего тот же объём, что и рассматривае
мая частица поверхностью F.
Критерий Рейнольдса в уравнении (13) определяется по формуле
Re =
w  d э  с

wф  4   с

4  wф   с
,
(16)
2 Ф wф  d эш   с 2 Ф


 
Re ф ,
3 1 
с
3 1 
(16a)
с
  а  с
а  с
или, подставляя значение величины a из (14),
Re =
10
где безразмерный комплекс Reф есть модифицированный критерий
Рейнольдса, выраженный через фиктивную скорость среды и размер
частиц слоя:
Reф =
wф  d эш   с
с
;
(17)
где, с - динамический коэффициент вязкости среды, Па∙с.
При подстановке указанных значений величин  , L, dэ, a, w и Re в
уравнение (12) окончательно будем иметь, Па:
Рсл  150 
(1   ) 2   с  Н  wф
2
 3  Ф  d эш
 с  wф
1 
.
 1.75  3
Н 
d эш
 Ф
2
(18)
Приравнивая правые части уравнений (18) и (10) и подставляя в (10)
значение величины Gсл  ( m  c )  g  F  H  (1   ) , проводя сокращения и
математические преобразования, получим выражение критического значения величины Reфn, при которой начинается псевдоожижение
Ar
Reфn
=
1400  5.22  Ar
,
(19)
где Ar - критерий Архимеда
Ar =
3
d эш
 с  ( m  c )  g
 c2
.
(20)
Зная величину Reфn из уравнения (17) определяют фиктивную скорость
псевдоожижения wn.
Высота кипящего слоя Нn и первоначальная высота неподвижного слоя
Hн связаны зависимостью:
Hn∙(1-εn) = HH∙(1-εH).
(21)
Расчет скорости уноса проводят аналогично расчету скорости
свободного осаждения частиц по уравнению, пригодному для всех
режимов:
Reфу =
Ar
18  0.575 Ar
.
(22)
По величине Reфу из уравнения (17) находят фиктивную скорость
уноса wу.
Существует и несколько иной подход к теоретическому определению
величины скоростей wn и wy. При этом уравнение (10) методами теории
подобия преобразуют в критериальную зависимость:
Ly = f(Ar,ε),
графическое изображение которой представлено на рисунке 6.
11
(23)
Рис.6. Зависимость критерия Лященко от критерия Архимеда
и порозности слоя для шаровых частиц
Величина критерия Лященко определяется по формуле:
Ly =
wф3   с2
с  ( m  c )  g
.
(24)
Если движущая среда – газ, то m  c и выражения для критериев
Лященко и Архимеда упрощаются:
Ly 
Ar 
Ф3   с2
;
с   m  g
d ЭШ  С  m g
 C2
12
.
(24,а)
(25)
Средний эквивалентный диаметр частиц неправильной формы, м,
d Э  1,243
М
m
,
(26)
где, М – средняя масса частицы, кг.
Для значения критерия Ar, найденного из уравнения (25), по рис.4
определяют критерий Ly для значений   0,4(Ф   n ) и   1(Ф  У ) , по
величине которого рассчитывают теоретическое значение скоростей
псевдоожижения и уноса.
СХЕМА И ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Установка (рис.7) состоит из экспериментального аппарата 1 и
двухступенчатого вентилятора 2. В аппарате находится слой твердых
частиц – капроновая крошка (  m  1140 кг м 3 ).
Рис.7. Схема экспериментальной установки:
1 – экспериментальный аппарат; 2 – вентилятор; 3 – мерная диафрагма;
4 – регулятор расхода воздуха;
5, 6 – наклонные микроманометры;
7 – выключатель
13
Рис.8. Зависимость скорости воздуха в аппарате от перепада давления
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ
Приступить к выполнению данной лабораторной работы можно
лишь с разрешения преподавателя после тщательного изучения настоящих
указаний и уяснения целей и методики проведения работы.
Рекомендуется следующая последовательность работы:
1. Установить ручку регулятора расхода воздуха в крайнее
положение, вращая против часовой стрелки.
2. Установить выключатель 7 в положение «Включено»
3. Плавно вращая ручку регулятора расхода воздуха по часовой
стрелке, установить 10 - 12 значений расхода воздуха, начиная с
неподвижного слоя и заканчивая уносом, когда первые частицы начнут
«прилипать» к верхней защитной сетке. При этом постарайтесь уловить и
14
зафиксировать момент начала увеличения объёма слоя и начало движения
частиц в слое.
4. Для каждого значения расхода воздуха с помощью
микроманометров 5 и 6 измеряются гидравлическое сопротивление слоя
зернистого материала и перепад давления на мерной диафрагме, а с
помощью линейки измеряется высота слоя зернистого материала.
Гидравлическое сопротивление
определяется по формуле:
слоя
зернистого
материала
РСЛ  РМ sin  ,
(27)
где, PМ - длина столба жидкости в наклонной трубке микроманометра, мм;
 - угол наклона трубки микроманометра к горизонту.
5. Для каждого значения расхода воздуха по показаниям
микроманометра 6 с помощью тарировочного графика (рис. 6)
определяется скорость воздуха в аппарате.
6. Установить ручку регулятора расхода воздуха 4 в крайнее
положение, вращая её по часовой стрелки. Выключатель 7 установить в
положение «Выключено».
7. Полученные экспериментальные данные занести в табл. 1
Таблица 1
Перепад
давления на
диафрагме,
Рд , мм вод.ст.
Скорость
воздуха Ф ,
м/с
Перепад
давления в слое
РМ , мм вод.
ст.
Гидравлическое
сопротивление
слоя РСЛ , мм
вод. ст.
Высота слоя Н,
мм
8. По данным таблицы 1 построить графики зависимостей РСЛ =
f (Ф ) и Н = f (Ф ) , из которых найти экспериментальные значения
скорости псевдоожижения wn и скорости уноса wy частиц слоя.
9. Определить по (26) средний эквивалентный диаметр твёрдых
частиц слоя, если масса 100 их штук составляет 3,4348 г.
10. Определить для условий эксперимента величину критерия
Архимеда Ar по (25). Значения  С и  С находят по справочным данным в
зависимости от температуры.
11. По найденной величине Ar определить критические значения
величин ReФП по (19) и ReФУ по(22).
15
12. Зная величины ReФП и ReФУ , найти теоретическое значение
фиктивных скоростей псевдоожижения и уноса (17).
13. Определить теоретические значения скоростей псевдоожижения
и уноса несколько иным путем.
Для этого по найденному значению Ar из рис.4 найти величины
критерия Лященко для значений   0,4(Ф   n ) и   1(Ф  У ) . По
известным величинам критерия Ly рассчитать значение скоростей  n и
 y (24а).
14. Для значения фиктивной скорости  n  Ф   y (по заданию
преподавателя) определить теоретическое значение высоты кипящего слоя
твёрдых частиц H n . Для этого:
а) определить по заданному значению скорости Ф величину Ly;
б) зная величины Ly и Ar по рис. 4, найти теоретическое значение
порозности  n кипящего слоя;
в) рассчитать теоретическое значение высоты H n кипящего слоя по
(21) по найденной величине  n и известным H n и  Н .
15.
Определить
теоретическое
значение
гидравлического
сопротивления псевдоожиженного слоя (18) по заданному в п.14 значению
Ф и соответствующим ему значениям величин H n и
 n ; величину
фактора формы принять равной Ф=0,8.
16. Сравнить экспериментальные и теоретические данные, записав
их в табл. 2.
Оценить расхождение результатов по формуле:

эксп.знач.  теор.знач.
100 %,
эксп.знач.
(28)
сделать выводы.
Таблица 2
 y , м/с
 n , м/с
Эксп.
(17)
(24,а)
Эксп.
Hn , м
(24,а)
(17)
16
Эксп.
(21)
РСЛ , Па
Эксп.
(18)
 ( y ),%
 ( n ),%
 ( Н n ),%
 ( РСЛ ),%
17. Оформить отчёт о работе. В отчёте должны быть представлены:
цель работы; схема установки; графики; использованные расчётные
формулы; подробные расчёты и выводы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В каких процессах применяются аппараты с кипящим слоем, и
каковы их преимущества?
2.Какими могут быть форма и размер частиц зернистых слоёв?
3.Какие зернистые
полидисперсными?
слои
называются
монодисперсными
и
4.Каковы основные характеристики зернистого слоя? Дайте их
определение.
5.В каких пределах изменяется порозность взвешенного слоя?
6.Назовите три возможных состояния слоя твёрдых частиц и
охарактеризуйте каждое из них.
7.Что называется фиктивной и действительной скоростью газа?
Каково соотношение между ними?
8.Что называется скоростью псевдоожижения и скоростью уноса? От
чего зависят величины этих скоростей?
9.Что такое рабочая скорость газа и число псевдоожижения? Что оно
характеризует и в каких пределах изменяется?
10.Какие силы действуют на частицы зернистого слоя при
прохождении через него восходящего потока газа?
11.При каком соотношении действующих сил твёрдые частицы
переходят во взвешенное состояние?
12.Какой характер имеет зависимость высоты зернистого слоя от
расхода газа? Объясните полученную зависимость.
13.Какой характер имеет зависимость порозности зернистого слоя от
расхода газа? Изобразите эту зависимость графически.
14. Почему с увеличением фиктивной скорости газа гидравлическое
сопротивление неподвижного слоя растёт, а взвешенного — остаётся
постоянным?
17
15. Почему скорость псевдоожижения практически не зависит от
высоты слоя?
16. Как будет изменяться порозвость взвешенного слоя
увеличением размера твёрдых частиц при постоянном расходе газа?
с
17. Как определить гидравлическое сопротивление взвешенного
слоя, зная вес всех частиц неподвижного слоя?
18. Что называется областью скоростей псевдоожижения? Для каких
зернистых слоёв она характерна?
19. Охарактеризуйте процесс однородного псевдоожижения. Для
каких систем он возможен?
20.
Дайте
характеристику
процессов
неоднородного
псевдоожижения.
Что
такое
поршневое
псевдоожижение,
каналообразование, фонтанирование? Назовите их недостатки.
21. Укажите пути теоретического определения величин скоростей
псевдоожижения и уноса частиц зернистого слоя.
22. Изложите (по схеме
экспериментальной части работы.
установки)
методику
проведения
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Гельперин Н.И. Основы техники псевдоожижения/ Н.И. Гельперин,
В.Г. Айнштейн// М.– 1967
2. Кудрявцев В.А. Процессы и аппараты пищевых производств.- М.:
Колос, 2007. – 549с
3. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии: учебник.
– 3-е доп. И перераб. Изд. – [б. м.]: КолосС, 2008. – 591 с.: ил.; 21 см.
– (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).
4. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической
технологии. М.: ООО «ИД Альянс», 2009. – 753 с.
5. Фролов В.Ф., Лекции по курсу «Процессы и аппараты химической
технологии» Спб.: Химиздат, 2003. – 608 с.
6. Лабораторный практикум по процессам и аппаратам пищевых
производств /Под ред. СМ. Гребенюка.– М.:Легкая и пищевая
промышленность, 1981.-152 с.
18
ДЛЯ ЗАМЕТОК
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
19
Суркова Антонина Николаевна
Сергеев Александр Дмитриевич
ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ
ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ КИПЯЩЕГО СЛОЯ
Методические рекомендации
Ответственный за выпуск Суркова А.Н.
Оригинал–макет Сергеев А.Д.
_________________________________________________________________________________
Подписано в печать___________
Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура_____. Печать RISO.
Объем 1,25 печ..л Тираж 50 экз. Заказ №____
_________________________________________________________________________________
413100, Россия, Саратовская область, г.Энгельс, пл.Свободы, 17
ЭТИ (филиал) СГТУ имени Гагарина Ю.А.
20