К вопросу о расчете минимальной скорости псевдоожижения слоя, состоящего из фракций частиц, резко различающихся по форме и размеру (на примере антрацитового штыба и биогранул)
Предложен метод расчета минимальной скорости псевдоожижения слоя, представляющего собой смесь двух фракций частиц, которые резко отличаются друг от друга по форме и размеру, без расчетной замены реального слоя на фиктивный монодисперсный слой сферических частиц, характеризуемых неким эквивалентным д...
Saved in:
| Published in: | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Date: | 2007 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2007
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61342 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | К вопросу о расчете минимальной скорости псевдоожижения слоя, состоящего из фракций частиц, резко различающихся по форме и размеру (на примере антрацитового штыба и биогранул) / Р.Л. Исьемин, С.Н. Кузьмин, В.В. Коняхин, Н.Б. Кондуков // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 155-158. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61342 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Исьемин, Р.Л. Кузьмин, С.Н. Коняхин, В.В. Кондуков Н.Б. 2014-04-30T17:01:39Z 2014-04-30T17:01:39Z 2007 К вопросу о расчете минимальной скорости псевдоожижения слоя, состоящего из фракций частиц, резко различающихся по форме и размеру (на примере антрацитового штыба и биогранул) / Р.Л. Исьемин, С.Н. Кузьмин, В.В. Коняхин, Н.Б. Кондуков // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 155-158. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61342 66.096.5 – 932.2 Предложен метод расчета минимальной скорости псевдоожижения слоя, представляющего собой смесь двух фракций частиц, которые резко отличаются друг от друга по форме и размеру, без расчетной замены реального слоя на фиктивный монодисперсный слой сферических частиц, характеризуемых неким эквивалентным диаметром. Запропоновано метод розрахунку мінімальної швидкості псевдозрідженого шару, що являє собою суміш двох фракцій частинок, які різко відрізняються за формою та розміром, без розрахункової заміни реального шару на фіктивний монодисперсний шар сферичних часточок, що характеризуються певним еквівалентним діаметром. The method of calculation of the minimal velocity of fluidization a bedr representing a mix of two fractions of particles which sharply differ from each other under the form and the size, without settlement replacement of a real bed by a fictitious monodisperse bed of the spherical particles characterized in a certain equivalent diameter is offered. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника К вопросу о расчете минимальной скорости псевдоожижения слоя, состоящего из фракций частиц, резко различающихся по форме и размеру (на примере антрацитового штыба и биогранул) To the question on calculation of minimal velosity of fluidization of the bed consisting of fractions of particles, sharply differing under the form and the size (on example anthracite culm and biogranules) Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
К вопросу о расчете минимальной скорости псевдоожижения слоя, состоящего из фракций частиц, резко различающихся по форме и размеру (на примере антрацитового штыба и биогранул) |
| spellingShingle |
К вопросу о расчете минимальной скорости псевдоожижения слоя, состоящего из фракций частиц, резко различающихся по форме и размеру (на примере антрацитового штыба и биогранул) Исьемин, Р.Л. Кузьмин, С.Н. Коняхин, В.В. Кондуков Н.Б. |
| title_short |
К вопросу о расчете минимальной скорости псевдоожижения слоя, состоящего из фракций частиц, резко различающихся по форме и размеру (на примере антрацитового штыба и биогранул) |
| title_full |
К вопросу о расчете минимальной скорости псевдоожижения слоя, состоящего из фракций частиц, резко различающихся по форме и размеру (на примере антрацитового штыба и биогранул) |
| title_fullStr |
К вопросу о расчете минимальной скорости псевдоожижения слоя, состоящего из фракций частиц, резко различающихся по форме и размеру (на примере антрацитового штыба и биогранул) |
| title_full_unstemmed |
К вопросу о расчете минимальной скорости псевдоожижения слоя, состоящего из фракций частиц, резко различающихся по форме и размеру (на примере антрацитового штыба и биогранул) |
| title_sort |
к вопросу о расчете минимальной скорости псевдоожижения слоя, состоящего из фракций частиц, резко различающихся по форме и размеру (на примере антрацитового штыба и биогранул) |
| author |
Исьемин, Р.Л. Кузьмин, С.Н. Коняхин, В.В. Кондуков Н.Б. |
| author_facet |
Исьемин, Р.Л. Кузьмин, С.Н. Коняхин, В.В. Кондуков Н.Б. |
| publishDate |
2007 |
| language |
Russian |
| container_title |
Промышленная теплотехника |
| publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
To the question on calculation of minimal velosity of fluidization of the bed consisting of fractions of particles, sharply differing under the form and the size (on example anthracite culm and biogranules) |
| description |
Предложен метод расчета минимальной скорости псевдоожижения слоя, представляющего собой смесь двух фракций частиц, которые резко отличаются друг от друга по форме и размеру, без расчетной замены реального слоя на фиктивный монодисперсный слой сферических частиц, характеризуемых неким эквивалентным диаметром.
Запропоновано метод розрахунку мінімальної швидкості псевдозрідженого шару, що являє собою суміш двох фракцій частинок, які різко відрізняються за формою та розміром, без розрахункової заміни реального шару на фіктивний монодисперсний шар сферичних часточок, що характеризуються певним еквівалентним діаметром.
The method of calculation of the minimal velocity of fluidization a bedr representing a mix of two fractions of particles which sharply differ from each other under the form and the size, without settlement replacement of a real bed by a fictitious monodisperse bed of the spherical particles characterized in a certain equivalent diameter is offered.
|
| issn |
0204-3602 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61342 |
| citation_txt |
К вопросу о расчете минимальной скорости псевдоожижения слоя, состоящего из фракций частиц, резко различающихся по форме и размеру (на примере антрацитового штыба и биогранул) / Р.Л. Исьемин, С.Н. Кузьмин, В.В. Коняхин, Н.Б. Кондуков // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 155-158. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT isʹeminrl kvoprosuorasčeteminimalʹnoiskorostipsevdoožiženiâsloâsostoâŝegoizfrakciičasticrezkorazličaûŝihsâpoformeirazmerunaprimereantracitovogoštybaibiogranul AT kuzʹminsn kvoprosuorasčeteminimalʹnoiskorostipsevdoožiženiâsloâsostoâŝegoizfrakciičasticrezkorazličaûŝihsâpoformeirazmerunaprimereantracitovogoštybaibiogranul AT konâhinvv kvoprosuorasčeteminimalʹnoiskorostipsevdoožiženiâsloâsostoâŝegoizfrakciičasticrezkorazličaûŝihsâpoformeirazmerunaprimereantracitovogoštybaibiogranul AT kondukovnb kvoprosuorasčeteminimalʹnoiskorostipsevdoožiženiâsloâsostoâŝegoizfrakciičasticrezkorazličaûŝihsâpoformeirazmerunaprimereantracitovogoštybaibiogranul AT isʹeminrl tothequestiononcalculationofminimalvelosityoffluidizationofthebedconsistingoffractionsofparticlessharplydifferingundertheformandthesizeonexampleanthraciteculmandbiogranules AT kuzʹminsn tothequestiononcalculationofminimalvelosityoffluidizationofthebedconsistingoffractionsofparticlessharplydifferingundertheformandthesizeonexampleanthraciteculmandbiogranules AT konâhinvv tothequestiononcalculationofminimalvelosityoffluidizationofthebedconsistingoffractionsofparticlessharplydifferingundertheformandthesizeonexampleanthraciteculmandbiogranules AT kondukovnb tothequestiononcalculationofminimalvelosityoffluidizationofthebedconsistingoffractionsofparticlessharplydifferingundertheformandthesizeonexampleanthraciteculmandbiogranules |
| first_indexed |
2025-11-24T07:55:11Z |
| last_indexed |
2025-11-24T07:55:11Z |
| _version_ |
1850843752661254144 |
| fulltext |
При расчете минимальной (критической) ско;
рости псевдоожижения полидисперсного слоя
частиц произвольной формы обычно заменяют
реальный слой на фиктивный монодисперсный
слой сферических частиц, характеризуемый так
называемым эквивалентным диаметром, и ис;
пользуют расчетные зависимости, полученные
для монодисперсного слоя [1]. Для расчета экви;
валентного диаметра наиболее употребительна
формула Крюгера – Цункера:
(100/de) = Σ (gi/di). (1)
Возможен также расчет эквивалентного диамет;
ра и по формуле, предложенной Кондуковым Н.Б.
и Сосной М.Х. [2]:
de = (1/Σgi/di
3)1/3. (2)
Здесь под диаметром i;той фракции понимает;
ся средний диаметр между проходным и непро;
ходным диаметрами сит, с помощью которых бы;
ли выделена i;тая фракция. Расчеты по
зависимостям (1) и (2) дают близкие результаты,
которые, однако, завышают влияние мелких час;
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7 155
Запропоновано метод розрахунку
мінімальної швидкості псевдозріджено)
го шару, що являє собою суміш двох
фракцій частинок, які різко відрізняють)
ся за формою та розміром, без розра)
хункової заміни реального шару на
фіктивний монодисперсний шар сфе)
ричних часточок, що характеризуються
певним еквівалентним діаметром.
Предложен метод расчета мини)
мальной скорости псевдоожижения
слоя, представляющего собой смесь
двух фракций частиц, которые резко от)
личаются друг от друга по форме и раз)
меру, без расчетной замены реального
слоя на фиктивный монодисперсный
слой сферических частиц, характеризу)
емых неким эквивалентным диаметром.
The method of calculation of the mini)
mal velocity of fluidization a bedr repre)
senting a mix of two fractions of particles
which sharply differ from each other under
the form and the size, without settlement
replacement of a real bed by a fictitious
monodisperse bed of the spherical parti)
cles characterized in a certain equivalent
diameter is offered.
УДК 66.096.5 – 932.2
ИСЬЕМИН Р.Л., КУЗЬМИН С.Н.,
КОНЯХИН В.В., КОНДУКОВ Н.Б.
Тамбовский государственный технический университет
К ВОПРОСУ О РАСЧЕТЕ МИНИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ
ПСЕВДООЖИЖЕНИЯ СЛОЯ, СОСТОЯЩЕГО ИЗ
ФРАКЦИЙ ЧАСТИЦ, РЕЗКО РАЗЛИЧАЮЩИХСЯ ПО
ФОРМЕ И РАЗМЕРУ (НА ПРИМЕРЕ АНТРАЦИТОВОГО
ШТЫБА И БИОГРАНУЛ)
de, di – эквивалентный диаметр и диаметр частиц
i;той фракции;
gi – весовая доля частиц i;той фракции;
g1, g2 – весовая доля мелких и крупных частиц со;
ответственно;
Umf, Ui – минимальная скорость псевдоожижения
и скорость газа в слое в просветах между
частицами;
Umf
c – рассчитанное значение минимальной ско;
рости псевдоожижения;
ε1, ε2, ε0, ε0
с – порозность слоя штыба, биогранул
и слоя, состоящего из смеси био;
гранул и штыба, в состоянии мини;
мального псевдоожижения, расчет;
ная порозность слоя в состоянии
минимального псевдоожижения;
ρs, ρ1, ρ2 – плотность твердых частиц, плотность
частиц антрацитового штыба и биогра;
нул;
ρf – плотность газа.
тиц, содержащихся в полидисперсной смеси, на
конечный результат расчетов, что особенно за;
метно для смеси, состоящей из фракций частиц,
резко отличающихся друг от друга размером и
формой. Такие смеси образуются при реализации
недавно появившейся технологии обработки
крупных частиц (гранул, некоторых видов пище;
вых продуктов, например, гороха и т.п.) в псевдо;
ожиженном слое мелких частиц, что позволяет
снизить скорость псевдоожижающего газа и по;
высить эффективность и однородность обработ;
ки крупных частиц [3]. По такой технологии на;
ми предложено [4] организовывать процесс
совместного сжигания антрацитового штыба и
биогранул, изготовленных из лузги подсолнеч;
ника, в псевдоожиженном слое. В предложенном
нами варианте сжигание смеси топлива осуще;
ствляется в псевдоожиженном слое, который со;
здают сами частицы топлива и его золы, а темпе;
ратура в слое превышает температуру плавления
золы и составляет в среднем 1200 оС.
Частицы штыба имели плотность 1400 кг/м3,
массовая доля частиц размером от 0 до 0,5 мм со;
ставляла 5,9 %, от 0,5 до 1,0 мм – 11,4 %, от 1,0 до
2,0 мм – 27,3 %, от 2,0 до 4,0 мм – 35,3 %, от 4,0
до 6,0 мм – 18,5 %, более 6 мм – 1,6 %. Биограну;
лы имели плотность 1300 кг/м3, гранулы были
цилиндрическими со средней длиной 12,5 мм и
средним диаметром 12,0 мм.
Для упрощения визуализации процесса совме;
стного псевдоожижения частиц так резко разли;
чающихся по форме и размерам, как антрацито;
вый штыб и биогранулы, с одной стороны, и с
учетом трудностей исследования такого процесса
при температуре, наблюдающейся реально в топ;
ке, где сжигаются эти виды топлива, было реше;
но провести исследование перехода в псевдоожи;
женное состояние штыба и гранул при
температуре 20 оС в аппарате с прозрачными стен;
ками, который имел сечение 483 × 195 мм и высо;
ту 1500 мм и своей нижней частью опирался на
воздухораспределительную решетку с долей «жи;
вого сечения» 5 %. Перепад давления в слое из;
мерялся дифференциальным микроманометром
ММ – 1, а скорость воздуха на выходе из аппара;
та измерялась в трех точках с помощью термо;
анемометра «Testo 405 V1». В слой последователь;
но загружались порции частиц, содержащие 20,
40, 50, 60 % и 100 % биогранул и 80, 60, 50 и 40 %
антрацитового штыба соответственно. Вес пор;
ций частиц, загружаемых в аппарат, во всех опы;
тах был постоянен и равен 5700 г. После загрузки
порции частиц в аппарат включалась воздуходув;
ка и слой переводился в псевдоожиженное состо;
яние за счет постепенного увеличения расхода
воздуха. При этом измеряли перепад давления в
слое и высоту расширившегося слоя. Порозность
слоя в состоянии минимального псевдоожиже;
ния рассчитывалась через соотношение насып;
ной и истинной плотностей частиц по известной
зависимости [5, с. 36]. Результаты измерений
скорости минимального псевдоожижения сме;
сей различного состава приведены в таблице 1.
Здесь же приведены результаты расчетов эквива;
лентного диаметра смесей различного состава по за;
висимостям (1) и (2) (для слоя, содержащего 100 %
биогранул, гранула со средними размерами – диа;
метр 12,0 мм, длина 12,5 мм – была заменена сфе;
рой эквивалентного объема с диаметром 13,9 мм)
и значения порозности слоя в состоянии мини;
мального псевдоожижения.
Проверим возможность расчета минимальной
скорости псевдоожижения полидисперсной сме;
си частиц, резко отличающихся по форме и раз;
мерам, через эквивалентный диаметр. Для про;
стоты расчетов воспользуемся формулой для
определения Umf (с точностью 34 %), приведен;
ной в монографии [6, c. 76].
(Umf)
2 = de (ρs – ρf)g/24,5ρf . (3)
Оказалось, что рассчитанные по (3) и по рас;
считанным и приведенным в столбцах 2 и 3 таб;
лицы 1 значениям эквивалентного диаметра для
смеси штыба и биогранул величины Umf колеб;
лются в пределах от 0,58 до 1,07 м/с и меньше из;
меренных значений Umf в 1,96...2,76 раза. Т.е. для
таких слоев, как смесь гранул и штыба, нельзя
вести расчет Umf через эквивалентный диаметр
смеси. С другой стороны, расчет по (3) для слоя
гранул через эквивалентный диаметр дает значе;
ние Umf = 2,39 м/с практически равное измерен;
ному значению Umf = 2,37 м/с. Это вполне объяс;
нимо, т.к. размеры гранул можно определить
прямыми измерениями и точно рассчитать сред;
нюю длину и средний диаметр гранул, а также
156 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7
диаметр сферы, объем которой эквивалентен та;
кой «средней» грануле. Также оказалось, что зна;
чения скорости газа в просветах между частицами
Ui = Umf/ε (4)
почти не меняются с увеличением доли гранул в
смеси вплоть до 100 % (в среднем Ui = 4,47 м/с).
Это также объяснимо, поскольку размер и плот;
ность гранул не меняется с ростом или уменьше;
нием их содержания в смеси со штыбом и, следо;
вательно, для взвешивания гранулы требуется
одна и та же скорость омывающего гранулу пото;
ка газа. С ростом же содержания гранул в смеси
порозность слоя увеличивается, также как и ми;
нимальная скорость газа, отнесенная к попереч;
ному сечению аппарата, при которой происходит
псевдоожижение всего слоя, поэтому скорость
газа в просветах между частицами не меняется
или меняется мало.
Отсюда вытекает метод расчета минимальной
скорости псевдоожижения такой смеси частиц
как антрацитовый штыб и биогранул: 1) измеря;
ют размеры гранул и находят средний диаметр и
среднюю длину гранулы, 2) определяют диаметр
сферы, объем которой эквивалентен объему
средней гранулы, 3) рассчитывают, например, по
зависимости (3), Umf для слоя гранул, 4) через со;
отношение между насыпной и физической плот;
ностью биогранул по зависимости [5, с. 36] рас;
считывают порозность слоя гранул в состоянии
минимального псевдоожижения и значение Ui,
5) по значению порозности слоя при интересую;
щем нас содержании гранул в смеси рассчитыва;
ют значения минимальной скорости псевдоожи;
жения слоя, состоящего из штыба и биогранул.
Порозность слоя, состоящего из смеси частиц
антрацитового штыба и биогранул, при интере;
сующем содержании биогранул может быть рас;
считана следующим образом. Пусть сопротивле;
ние слоя, состоящего из смеси частиц, равно
сумме сопротивлений каждой группы частиц по;
току ожижающего газа. Тогда величина этого со;
противления, отнесенная к единице высоты
слоя, может быть определена как:
ρs (1 – ε0
с) = g1(1 – ε1)ρ1 + g2(1 – ε2)ρ1. (5)
Здесь ρs – гипотетическая истинная плотность
смеси частиц. Если плотности составляющих
смесь частиц равны друг другу или близки (как в
нашем случае), то :
1 – ε0
с = g1(1 – ε1) + g2(1 – ε2) (6)
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7 157
Та б л и ц а 1 . Сводная таблица расчетных и измеренных значений параметров, характеризующих
процесс совместного псвдоожижения смеси антрацитового штыба и биогранул
или
ε0
с = 1 –[g1(1 – ε1) + g2(1 – ε2)]. (7)
Рассчитанные значения ε0
с по зависимости (7)
представлены в столбце 8 таблицы 1, а рассчи;
танные по предложенному методу значения Umf
c
в столбце 9 этой таблицы. Видно, что имеет мес;
то хорошее соответствие между рассчитанными и
измеренными значениями Umf , причем по мере
роста концентраций биогранул в смеси погреш;
ность расчетов по предложенной методике
уменьшается (с 24,8 % до 3,0 %).
ЛИТЕРАТУРА
1. Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и
тепловые основы работы аппаратов со стацио;
нарным и кипящим зернистым слоем. – Л.: Хи;
мия, 1968, – 512 с.
2. Сосна М.Х., Кондуков Н.Б. Критерии и
формула для расчета скорости псевдоожижения.
Полидисперсный слой // Инженерно – физиче;
ский журнал. – 1968. – Т. 15, № 1. – С. 73 – 78.
3. Li Z., Kobayashi N., Hasatani M. Characteristics
of Pressure Fluctuations in a Fluidized Bed of Binary
Mixtures // Journal of Chemical Engineering of Japan. –
2005. – Vol. 38, № 12. – P. 960 – 968.
4. Kuzmin S.N., Isemin R.L., Konjakhin V.V.,
Mikhalev A.V., Panfilova O.V., Zorin A.T. Co – combus;
tion of Coal and Bio – Pellets in the High Temperature
Fluidized Bed // Proceedings of 19th International
Conference on Fluidized Bed Combustion, part 1. –
Vienna, Austria, May 21 – 24, 2006.
5. Забродский С.С. Гидродинамика и теплооб;
мен в псевдоожиженном (кипящем) слое. – М.:
Госэнергоиздат, 1963. – 488 с.
6. Кунии Д., Левеншпиль О. Промышленное
псевдоожижение – М.:Химия, 1976. – 448 с.
7. Rowe P.N., Nienow A.W. Minimum
Fluidization Velocity of Multi – Component Particle
Mixture // Chemical Engineering Science. – 1975. –
Vol. 30, № 5. – P. 1365 – 1369.
8. Rincon J., Guardiola J., Romero A., Ramos G.
Predicting the Minimum Fluidization Velocity of
Multicomponent Systems // Journal of Chemical
Engineering of Japan. – 1994. – Vol. 27, № 2. –
P. 177 – 181.
9. Cheung L., Nienow A.W., Rowe P.N. Minimum
fluidization velocity of a binary mixture of different
sized particles // Chemical Engineering Science.;
1974. – Vol. 29, № 5. – P. 1301 – 1303.
158 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7
|