Введение. Исходные данные

Читайте также:

Исходные данные

1. Вариант №14;

2. Материал слоя: силикагель;

3. Ситовой состав приведен в таблице 1.

Таблица 1: Гранулометрический состав слоя зернистого материала.

Фракция, мм	0,25-0,50	0,50-1,00	1,00-1,50	1,50-2,00
Содержание, %

4. Насыпная плотность силикагеля ρ_нас=650 кг/м³;

5. Кажущаяся плотность частиц ρ_ч=1100 кг/м³;

6. Псевдоожижающий агент: воздух;

7. Температура воздуха: t_возд=145 ⁰С;

8. Число псевдоожижения: K_w=3,7;

9. Производительность: G_т =7,2 т/ч;

10. Среднее время пребывания частиц в аппарате τ₀=100 мин.;

11. Расход воздуха при рабочих условиях V_р=5000м³/ч;

12. Доля живого сечения решетки от диаметра аппарата φ=0,015;

13. Диаметр отверстия решетки d₀=0,8 мм;

14. Толщина решетки δ=2 мм.

Введение

Большое распространение в промышленности и лабораторной практике получили аппараты с неподвижным слоем зернистого материала. Однако за последние 20-30 лет возросло внимание ученых и специалистов к гетерогенным системам с псевдоожиженным слоем зернистого материала, обладающим целым рядом достоинств. В настоящее время свыше семидесяти технологических процессов используют в производственных масштабах технику псевдоожижения, все шире проникающую в такие отрасли промышленности как нефтеперерабатывающая, химическая, металлургическая, пищевая, медицинская, производство строительных материалов, ядерная энергетика и т.п.

Основные достоинства псевдоожиженного слоя: развитая межфазная поверхность, обусловленная малыми размерами частиц, интенсивное перемешивание твердого материала и выравнивание свойств (температур, концентраций и др.) по объёму слоя; интенсивный теплообмен слоя с размещенной в нем поверхностью, простота конструктивного оформления. Основные недостатки псевдоожиженного слоя: истирание и унос частиц (необходимость в ряде случаев весьма сложных улавливающих устройств после аппарата с псевдоожиженным слоем); в ряде случаев недостатком является перемешивание твердого материала и ожижающего агента.

Аппараты с кипящим слоем используются для перемещения и смешивания сыпучих материалов, для проведения процессов обжига, теплообмена, сушки, адсорбции, каталитических и других процессов. Это обусловлено тем, что псевдоожижению подвергаются частицы меньших размеров, чем частицы материалов, находящихся в неподвижном слое. Гидравлическое сопротивление при этом невелико, а уменьшение размеров частиц приводит к увеличению поверхности контакта с потоком и снижает сопротивление диффузии внутри частиц при взаимодействии между твердой и газовой (жидкой) фазами. В результате возрастает скорость протекания многих процессов. Например в адсорберах с кипящим слоем поглотителя в псевдоожиженном слое при прочих равных условиях интенсивность внешнего массопереноса выше, чем в неподвижном слое, вследствие больших скоростей газа, движущегося через слой. Вместе с тем, проведение процесса адсорбции в кипящем слое связано с трудностями выбора механически прочного адсорбента, способного выдержать достаточное число циклов в условиях повышенного истирания при интенсивном перемешивании частиц как в самом аппарате, так и в пневмотранспортных трубах.

Элементами зернистого слоя могут быть шары, таблетки, зерна неправильной формы, округлые гранулы, насадки из кубиков, кольца Рашига, кольца Лессинга, седла Берля и др. Слои, состоящие из частиц одинакового размера, называются монодисперсными. В промышленности большое распространение получили так называемые полидисперсные слои, в которых размер частиц неодинаковый. Более того, почти всегда используются смеси частиц самой разнообразной формы. Природа полидисперсного слоя связана с трудностями изготовления частиц одинаковой формы, а также процессами истирания или обрастания частиц в процессе работы аппарата. Однако наличие мелких частиц предохраняет от истирания более крупные частицы.

В настоящей работе рассмотрен пример расчета аппарата со слоем нейтрального материала (силикагеля), а также рассмотрено влияние методов расчета основных параметров полидисперсного слоя на основные характеристики аппарата (геометрические размеры, скорость движения псевдоожижающего агента, гидравлического сопротивления аппарата).

Расчетная часть.

1 Преобразование гранулометрического состава.

Т.к. гранулометрический состав определён достаточно грубо, для более точного расчета необходимо преобразовать состав. Допустим, что в пределах каждой фракции зависимость диаметра от его содержания линейная, построим график (см приложение 1), а по этому графику определим гранулометрический состав. Полученные данные сведём в таблицу 2.

Таблица 2 – Гранулометрический состав силикагеля.

Фракция, мм	0,25-0,41	0,41-0,74	0,74-1,02	1,02-1,20	1,20-1,37	1,37-1,53	1,53-1,64	1,64-1,76	1,76-1,88	1,88-2,00
Содержание, %

2. Определение эквивалентного диаметра.

Для определения эквивалентного диаметра необходимо определить средний диаметр фракции. Для определения среднего диаметра фракции существует несколько формул, выбор типа формулы зависит от типа распределения диаметра от содержания, основных формул 2: как среднее арифметическое по (1) и как среднее геометрическое по (2)

(1)

(2)

Г де d_ср – средний диаметр фракции, мм;

d_min – минимальный диаметр фракции, мм;

d_max – максимальный диаметр, мм.

Для расчета параметров кипящего слоя необходимо знать так называемый эквивалентный диаметр, для определения которого существует две формулы (3) и (4)

(3)

(4)

где d_экв – эквивалентный диаметр, мм;

d_ср,_I – средний диаметр фракций, мм;

x_i – содержание фракции.

Так как вариантов эквивалентных диаметров будет четыре, то соответственно и по четыре значения основных параметров аппарата. В данной работе расчеты будут проводиться полностью для каждого значения эквивалентного диаметра.

Определим средние диаметры фракций

По формуле (1) получаем: