Жалған сұйытылған қабаттың гидрадинамикасы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Баяндама

« Жалған сұйытылған қабаттың гидрадинамикасы»

Орындаған:

Қабылдаған:

Қарағанды

2018-2019 оқу жылы

Соңғы жиырма жыл ішінде химиялық және басқа салаларда маңызды қосымшалар қайнауда немесе жалған күйінде болатын қатты бөлінген қатты бөлшектердің қабатымен газдарды қолдануға (сирек - тамшылы сұйықтықтар) байланысты процестер алды.

Қайнаған қабаттары бар аппараттарды сусымалы материалдардың орын ауыстыруы мен араластырылуы үшін, күйдіру, жылу асмасу, кептіру, адсорбция, каталитикалық және басқа процесстер үшін қолданады. Жалған сұйылтуға тек едәуір аз көлемді бөлшектер ұшырайды. Қайнатпалы қабаттың гидравликалық қарсыластығы аса жоғары емес, ал бөлшектердің көлемінің азаюы олардың ағыммен қатынасына алып келеді, қатты және газды фазалардың байланысы кезінде бөлшектер ішіндегі диффузды қарсыластықты төмендетеді. Соңында көптеген процесстердің ағым жылдамдығы жоғарылайды.

Жоғарыда айтылған сұйықтықтың түйіршікті қабат арқылы қозғалысының заңдылығы ағымның барлық жылдамдығында сақталады, бірақ оның қозғалысы жоғарыдан төменге бағытталу қажет. Ағым төменнен жоғарыға қарай бағытталғанда, бұл заңдылықтар тек ағым жылдамдығы көлемінен асып түспейтін шарты кезінде ғана қолданылады.

1-сурет. Сұйықтық немес газдың қатты бөлшектер қабаты арқылы қозғалысы.

а-қозғалыссыз қабат, б-қайнатпалы қабат, в-қатты бөлшектердің ағыммен әкетілуі

1-суретте жоғарыға бағытталған ағым жылдамдығының қатты бөлшектердің үш мүмкін жағдайлары берілген. Айқын емес жылдамдық кезінде түйіршікті қабар қозғалыссыз болады (1а-сурет) және оның сипаттамасы (салыстырмалы беткейі, қуыстылығы және т. б. ) ағым жылдамдығына байланысты өзгеріске ұшырамайды. Бірақ, жылдамдық белгілі бір критикалық өлшемге жеткен кезде, қабат қоғалыссыз болуын тоқтатады, оның қуыстылығы мен биіктігі ұлғая бастайды, қабат аққыштық қасиетіне ие бола бастайды және қайнатпалы (жалған сұйылту) күйде болады. Осындай қабатта қатты бөлшектер интенсивті түрде әр түрлі бағытта ағыммен қозғалады (1б-сурет) және айқын жоғарғы шекаралы барлық қабат қайнатпалы сұйықтыққа ұқсас болады. Ағымның ары қарай ұлғаюы кезінде қабат қуыстылығы мен оның биіктігі жылдамдық келесі критикалық мәніне жеткенге дейін ұлғая береді. Осы кезде қабат жойылады және қатты бөлшектерді ағыммен әкетеді. Қатты бөлшектердің массивті әкету құбылысын пневмотранспорт деп атайды. Ол өндірісте сусымалы материалдардың орындарын ауыстыру үшін қолданылады.

2-сурет. Түйіршікті қабат (а) пен оның гидравликалық қарсыластығының (б) ағым жылдамдығына тәуелділігі

Газдың фиктивті жылдамдығына (аппараттың барлық қиылымына жататын жылдамдық) қатысты түйіршікті қабат және ондағы қысымның өзгерісінің (гидравликалық қарсыластық) типті графигі 2- суретте берілген.

Қабаттың қозғалыссыздығы бұзылғанда және ол жалған сұйылту күйге өткен кезіндегі жылдамдықты - жалған сұйылту жылдамдық деп атайды. w _пс белгісімен белгіленеді. Газдың жылдамдығын w _пс -ке тең жылдамдыққа жеткізгенде, түйіршікті қабат қарсылстығы 2-суретке сәйкес w _0- дің ұлғаюына байланысты жоғарылайды, ал оның биіктігі өзгермейді (АВС сызығы) .

В нүктесіне сәйкес қабаттағы қысымның өзгерісі (2б-сурет), яғни жалған сұйылту басталар алдында (С нүктесі), қабаттың көтеріңкі күйінде сақтап тұруы үшін едәуір үлкен өлшемді болып келеді. Бұл тыныш күйдегі бөлшек қабаттары арасындағы ұласу күшінің әсерімен түсіндіріледі. Ағым жылдамдығы w _пс мәніне жеткен кезде, бөлшектер ұласу күшінен асып түседі және қысым өзгерісі бөлшектер санымен теңеседі.

2б-суреттен берілген заттар жалған сұйылту қабатының барлық аймағына жүзеге асатынын (СЕ сызығы) және қабат жойылу сәтіне дейін жылдамдық ұлғаятынын анық көруге болады. Бұл жылдамдықты әкету жылдамдығы деп атайды немесе басқаша бөлшектердің бос қалықтау жылдамдығы w _св деп атайды. Соңғы берілген атауы массивті әкету кезінде қабат қуыстылығы бөлек бөлшектердің қозғалысын қабаттың басқа бөлшектеріне тәуелсіз ететіндей жоғары болады. Әрбір бөлек бөлшектер бос қалықтайды, яғни ортадағы салмағы қарсыластық күшіне теңеседі шартымен де тұнбайды және ағымен әкетілмейді. w _св мәні осы шарттан шығуы мүмкін. w ₀ жылдамдығын w _св өлшемінен кішкене болса да жоғарылату бөлшектің әкетуіне алып келеді.

Осылайша, жоғары бағытталған ағым бөлшегінің қалықтау шарты қозғалыссыз ортада бөлшектің теңдей тұну шартымен бірдей. Сондықтан w _св жылдамығы w _ос жылдамдығы деп те анықтауға болады.

Жалған сұйылту салдарынан ағым жылдамдығының азаюы жағдайында гистерезис құбылысы орын алады: қозғалыссыз қабаттағы гидравликалық қарсыластықтың ағым жылдамдығына тәуелділігі АВС сызығына байланысты емес (2-сурет), ал төмен орналасқан тікелей CD сызығына байланысты. Бұл қозғалыссыз қабаттың қуыстылығы оның жалған сұйылтуы аяқталғанда жоғарырақ болатына байланысты. Соңғысы 2а-суреттегі мағлұматтармен расталады - қозғалыссыз қабаттың биіктігі (АВ сызығы ординатасы), оның жалған сұйылтуына дейін биігірек екені (АВ сызығы ординатасы) . Егер газдың берілуін жалған сұйылту көмегімен пайда болған қуыстырақ қабатқа қайта бастасақ, жылдамдықты көбейту барысында CD сызығына сәйкес тәуелділік болады және гистерезис құбылысы байқалмайды.

Жалған сұйылту қабатының болу шегі шектелмеген, сондықтан төмендегі шегі - w _пс , жоғарыдағы шегі - w _св .

3-сурет. Газ жылдамдығының өсуіне байланысты жалған сұйықтық біртекті еместігінің ұлғаюы

Түйіршікті қабаттың қозғалыссыздан жалған сұйылтуға кенет ауысуы бірдей дисперсті қабаттарға тән екендігін ескеру қажет. Полидисперсті қабаттар үшін жалған сұйылту жылдамдығы емес, жалған сұйылту жылдамдығы аймағы бар. Ол қозғалссыздан жалған сұйылтуға ауысуының басы мен соңы болып табылады. w _пс және w _св шекарасында болу керек w _о жұмыс жылдамдығының жалған сұйылту басталу жылдамдығына қатынасын жалған сұйылту саны деп атайды және К _w -мен белгілейді.

$K_{w} = \frac{w_{0}}{w_{пс}}\ (1)$

Жалған сұйылту саны бөлшектердің орын ауыстыру интенсивтілігін және жалған сұйылту қабатының сипаттамасын көрсетеді. Тәжірибелік жолмен К _w =2 мәнінде жалған сұйылтудың орын ауытырлуы жүзеге асатыны көрсетілген. Әрбір технологиялық процесстер үшін тін және едәуір кең шекараларда өзгеріске ұшырауы мүмкін.

w _о > w _пс , яғни К _w >1 кезінде қайнатпалы қабаттардың сипаттамасы олардың газдың немесе тамшылы сұйықтықтың көмегімен жалған сұйылтуы кезінде бірдей емес. Бұл сипаттамалар К _w өлшеміне де байланысты.

Толығымен біртекті жалған сұйылу қатты бөлшектердің тамшылы сұйықтық ағымында жалған сұйылтуы кезінде ғана жүзеге асады. Бұл кезде w _пс -дан жылдамдықтың ұлғаюы оның қабат биіктігінің ешқандай ауытқуысыз биіктеуіне алып келеді. Бөлшектер арасындағы ара-қашықтық бұл жағдайда ақырындап ұлғаяды, ал сұйықтық бөс көлемде қозғалады.

Бірақ, жиі өндірісте жалған сұйылту процестерін газ-қатты фаза жүйесінде қолданады. Бұл жүйе үшін, ережеге сай, жалған сұйылту біртекті е мес болып келеді: газдың бір бөлігі біртекті ағыммен емес, ал қабат биіктігінің ауытқуына алып келетін, оның жоғарғы шегіне жеткенде жойылатын көпіршіктер түрінде қозғалады. 2а- суретінде нүкте сурет түрінде (СЕ және СЕ ₁ сызықтары) жалған сұйылту қабатының ауытқу шегі көрсетілген.

Әзірге, жалған сұйылту саны аса үлкен емес, қабаттық бертекті еместігі оның сипаттамасына айтарлықтай өзгерісті алып келмейді, ал қозғалатын көпіршектер, керісінше, қабаттағы бөлшектердің ауысуын қарқындатады. Бірақ газ жылдамдығының аса жоғарылауы кезінде, қабаттың біртекті еместігі жоғарылайды: қабат арасынан жиі ірірек көпіршектер өтіп кетеді де, қатты бөлшектердің қабат беткейінен интенсивті лақтырылу жүреді (3а-сурет) . Газ көпіршектері қабат көлемінде аппарат көлеміне дейін ұлғаюы мүмкін (3б-сурет) . Осы кезде жалған сұйылту қабаты газдық «тығындар» түрінде бөлек бөліктерге бөлінеді; тығын үстіндегі бөлігі жоғарыға лақтырылады да, ол қатты бөлшектердің көп лақтырымына алып келеді.

Жұмыстың осындай режимін поршындық жалған сұйылту деп атайды. Оның пайда болуына газ жылдамдығының ұлғаюы ғана емес, бөлшектер көлемінің жоғарылауы және аппарат диаметрінің азаюы да әсер етеді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.