Cтраница 1
Плотный слой зернистого материала, через который движется поток газа или жидкости, представляет собой объем V VT Vn, где VT - объем, который непосредственно занимают твердые частицы, а Vn - объем извилистых поровых каналов, образующихся между частицами, по которым движется поток газа или жидкости. В зависимости от размера и формы частиц, а также характера их укладки меняются форма, размер и объем поровых каналов. [1]
Плотный слой зернистого материала представляет собой объем V, часть которого непосредственно занимают частицы V4, а оставшуюся часть У - образующиеся между частицами извилистые поровые каналы, по которым движется поток газа, проходящего через слой. В зависимости от размера и формы частиц, а также характера их укладки форма, размер и объем поровых каналов меняются. [2]
При прохождении сквозь плотный слой зернистого материала наблюдается перемешивание жидкости ( таза), так называемое фильтрационное перемешивание или-диффузия. Однако, исходя из подобных представлений, трудно объяснить, почему в ламинарной области фильтрации коэффициенты переноса меняются по иному закону, чем в переходной. Они отмечают, что в слое уже при относительно малых Re наблюдается турбулизация ( ли, как они пишут, турбулентность) потока между частицами и в этих ограниченных смежными частицами пространствах преобладающее значение приобретает турбулентный механизм переноса. [3]
Перспективным представляется регенератор с падающим плотным слоем зернистого материала ( рис. VI1 - 14, в), состоящий из двух последовательно расположенных камер. Проходя через верхнюю камеру, слой нагревается потоком горячих газов, а при проходе через нижнюю камеру отдает аккумулированное тепло потоку холодных газов. [4]
Второе направление базируется на основных положениях гидродинамики плотного слоя зернистого материала. Гидродинамика плотного слоя достаточно полно разработана в трудах Н. М. Жаворонкова, М. Э. Ауэрова, Н. Н. Умника и др. Путем введения некоторых допущений методика, разработанная ими для плотного слоя, применяется к кипящему слою. В этом плане разрабатывается теория гидродинамики кипящего слоя в работах большинства исследователей. [5]
Течение ( фильтрация) жидкостей и газов сквозь неподвижный плотный слой зернистых материалов изучается давно, и по этому вопросу опубликовано весьма большое количество работ. Рассматривая фильтрацию как течение в каналах между частицами, следует иметь в виду, что все эти сложной формы каналы сообщаются между собой, объединяясь в один общий канал малого гидравлического диаметра со своеобразным поперечным перемешиванием текучего, неидентичным простому турбулентному. Течение здесь гидродинамически не стабилизировано до самого конца канала. Повсюду расположены ормовые области плохо обтекаемых частиц и точки соприкосновения частиц - источники искусственной турбулизации потока. [6]
При восходящем потоке газа ( паров или жидкости) через плотный слой зернистого материала при увеличении скорости потока растет сопротивление слоя и ослабляется взаимное давление частиц. При достижении некоторого критического значения скорости WK сопротивление слоя становится равным его весу, частицы перестают оказывать взаимное давление, слой переходит во взвешенное состояние, частицы получают возможность перемещаться в пределах слоя. При дальнейшем увеличении скорости потока W WK расстояние между частицами увеличивается, пороз-ность слоя е возрастает, вызывая тем самым снижение скорости потока в поровом канале ( W0 W / e), а следовательно, и силы, действующей на частицу, до значения, равного ее весу. [7]
При восходящем потоке газа ( паров или жидкости) через плотный слой зернистого материала с увеличением скорости потока увеличивается сопротивление слоя и ослабляется взаимное давление частиц. При достижении некоторого критического значения скорости WK сопротивление слоя становится равным весу слоя, частицы перестают оказывать взаимное давление и слой переходит во взвешенное состояние; в этих условиях у частиц возникает возможность перемещения в пределах слоя. W / г) уменьшается, а следовательно, силы, действующие на частицу, уменьшаются до величины, равной ее весу. При дальнейшем увеличении скорости слой расширяется и в пределе его порозность стремится к значению в 1, когда расстояние между частицами становится столь значительным по сравнению с их размерами, что концентрация частиц в данном объеме 1 - ъ будет несоизмеримо мала. Практически пределом существования взвешенного слоя будет скорость, равная скорости витания данной частицы WB; при скорости выше WB поток газа выносит частицы из слоя и последний прекращает свое существование. [8]
Чтобы дать представление о действительном распределении скоростей газа в колонке, необходимо рассмотреть процесс движения потока через плотный слой зернистого материала. Хотя общая теория этого явления достаточно сложна, как указали Джемс и Мартин [1], хроматографическая колонка представляет собой в этом отношении простой случай, поскольку макроскопический поток можно считать текущим в одном направлении и ламинарным. [9]
Полное сопротивление фонтанирующего слоя максимальной высоты эквивалентно примерно двум третям его веса ( или перепада давления при псевдоожижении); у более низких слоев оно меньше. Перепад давления, необходимый для создания фонтанирующего слоя, значительно выше, чем для его поддержания, из-за дополнительной энергии, расходуемой на движение газовой струи через плотный слой зернистого материала. По этой же причине скорость газа, ниже которой фонтан разрушается ( она называется скоростью начала фонтанирования), несколько ниже той, при которой неподвижный слой переходит в фонтанирующий. [10]