ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ГІДРОДИНАМІКИ АПАРАТУ З ПСЕВДОЗРІДЖЕНИМ ШАРОМ ТА ЦИРКУЛЯЦІЙНИМИ ВСТАВКАМИ

Анотація

Процес утворення гранул пошарової структури з рідких гетерогенних систем є утворення мікрокристалічних шарів з мінеральних речовин, на поверхні яких осаджуються колоїдні частинки органічних речовин. Експериментально встановлено, що найбільш доцільно проводити процес шляхом ізотермічної масової кристалізації, при якій інтенсивність підведення теплоти визначає розмір мікрокристалів. При цьому реалізується двостороннє підведення теплоти до надтонкої плівки від нагрітих гранул та від теплоносія. Окрім того газовий теплоносій одночасно виконує роль зріджуючого агенту та суцільного середовища для процесів переносу. В цих умовах коли необхідна поверхня масообміну в 4 – 5 разів перевищує поверхню теплообміну, процес має реалізовуватися в апараті при підтриманні співвідношень Н/Dап > 3, [1]. Тому для забезпечення пошарового механізму гранулоутворення необхідне регулярне надходження частинок через основні технологічні зони: зрошення, інтенсивного тепло- та масообміну, зону релаксації. Для перевірки фізичної моделі [2] рисунок 1, були проведені експериментальні дослідження гідродинаміки псевдозрідженного шару та досягнуто значень кратності циркуляції Кц = 0,06…0,14 (1/с) при числі псевдозрідження Кw від 2,0 до 3,5 [3]. При цьому лише частина зернистого матеріалу переходила в бічні зони I та III, що в результаті призводило до пульсацій в центральному висхідному каналі. Цього можна уникнути застосувавши розподільний пристрій у верхній частині апарата над вставками [4] рисунок 2. А кластер зернистих частинок який сформувався на вершині фонтану після досягнення нульової швидкості рухається вниз. Проаналізувавши жорсткі аеродинамічні умови, рух частинок, що знаходяться на різних відстанях від осі, видно, що частинки максимально наближені до осі апарата знаходяться в найгірших умовах, бо висота над вставками мінімальна (ΔHmin), а відстань до бічної зони – максимальна (Bвст/2+ΔB)max. Частинка, що максимально віддалена від осі знаходиться в найкращих умовах, бо висота над вставками максимальна (ΔHmax), а відстань до бічної зони – мінімальна (Bвст/2+ΔB)min. Тобто така відмінність умов руху частинок вимагає криволінійний профіль відбійника з кутом α → 0° в центральній частині та α → 90° над вставкою. Потік гранул при виході не повинен пережиматися, тому враховуючи рух зернистого матеріалу вертикального каналу в т. С швидкість частинки є мінімальна, тому канал має бути криволінійної форми із змінним радіусом, які визначатимуться експериментально (рис.3).

Процес утворення гранул пошарової структури з рідких гетерогенних систем є утворення мікрокристалічних шарів з мінеральних речовин, на поверхні яких осаджуються колоїдні частинки органічних речовин. Експериментально встановлено, що найбільш доцільно проводити процес шляхом ізотермічної масової кристалізації, при якій інтенсивність підведення теплоти визначає розмір мікрокристалів. При цьому реалізується двостороннє підведення теплоти до надтонкої плівки від нагрітих гранул та від теплоносія. Окрім того газовий теплоносій одночасно виконує роль зріджуючого агенту та суцільного середовища для процесів переносу. В цих умовах коли необхідна поверхня масообміну в 4 – 5 разів перевищує поверхню теплообміну, процес має реалізовуватися в апараті при підтриманні співвідношень Н/Dап > 3, [1]. Тому для забезпечення пошарового механізму гранулоутворення необхідне регулярне надходження частинок через основні технологічні зони: зрошення, інтенсивного тепло- та масообміну, зону релаксації. Для перевірки фізичної моделі [2] рисунок 1, були проведені експериментальні дослідження гідродинаміки псевдозрідженного шару та досягнуто значень кратності циркуляції Кц = 0,06…0,14 (1/с) при числі псевдозрідження Кw від 2,0 до 3,5 [3]. При цьому лише частина зернистого матеріалу переходила в бічні зони I та III, що в результаті призводило до пульсацій в центральному висхідному каналі. Цього можна уникнути застосувавши розподільний пристрій у верхній частині апарата над вставками [4] рисунок 2. А кластер зернистих частинок який сформувався на вершині фонтану після досягнення нульової швидкості рухається вниз. Проаналізувавши жорсткі аеродинамічні умови, рух частинок, що знаходяться на різних відстанях від осі, видно, що частинки максимально наближені до осі апарата знаходяться в найгірших умовах, бо висота над вставками мінімальна (ΔHmin), а відстань до бічної зони – максимальна (Bвст/2+ΔB)max. Частинка, що максимально віддалена від осі знаходиться в найкращих умовах, бо висота над вставками максимальна (ΔHmax), а відстань до бічної зони – мінімальна (Bвст/2+ΔB)min. Тобто така відмінність умов руху частинок вимагає криволінійний профіль відбійника з кутом α → 0° в центральній частині та α → 90° над вставкою. Потік гранул при виході не повинен пережиматися, тому враховуючи рух зернистого матеріалу вертикального каналу в т. С швидкість частинки є мінімальна, тому канал має бути криволінійної форми із змінним радіусом, які визначатимуться експериментально (рис.3).

Корнієнко Я.М., Гатілов К.О., Кравчук М.А.