Способ оценки качества псевдоожижения

 

СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПСЕВДООЖИЖЕНИЯ, заключающийся в измерении переменного напряжения, пропорционального пульсациям порозности псевдоожиженного слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности оценки качества псевдоожижения, в псевдоожиженный слой двполнительно вводят твердое тело, имеющее температуру, отличную от температуры псевдоожиженного слоя и измеряют отклонение температуры на его поверхности, по которому определяют частоту гравитационных колебаний псевдоожиженного слоя, а качество псевдоожижения S оценивают по формуле § ( Л (Л где порозность псевдоожиженного слоя; Удчастота гравитационных колебаний слоя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Ц4 С 01 N 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (;=(1-Е; у где

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3553349/18-25 (22) 09. 02. 83 (46) 30.07.85. Бюл. Р 28 (72) В.Я. Чушев, О.Б, Цитович, О.M. Тодес, Н.В. Пилипенко и В.М. Ключев (71) Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической промышленности (53) 539.217. 1(088.8) (56) Лева М. Псевдоожижение. М., Гостоптехиздат, 1961, с. 400.

Авторское свидетельство СССР

В 165695, кл. С 07 С 31/30, 1964 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА

ПСЕВДООИИЖЕНИЯ, заключающийся в измерении переменного напряжения, про„„SU„„170329 А порционального пульсациям порозности псевдоожиженного слоя, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения достоверности оценки качества псевдоожижения, в псевдоожиженный слой деполнительно вводят твердое. тело, имеющее температуру, отличную от температуры псевдоожиженного слоя и измеряют отклонение температуры на его поверхности, по которому

У определяют частоту гравитационных колебаний псевдоожиженного слоя, а качество псевдоожижения $< оценивают по формуле

f — порозность псевдоожиженного

1 слоя; у — частота гравитационных кодо лебаний слоя.

1170329

45 где Е, — порозность псевдоожиженного слоя; частота гравитационных колебаний слоя. 1аиболее специфичной чертой псев50 доожиженного слоя является наличие внутренних пульсаций. Псевдоожиженный слой в целом является устойчивым 55 относительно деформации расширения— сжатия и может совершать лишь малые колебания около устойчивого положениц

Изобретение относится к и мерительной технике, точнее к измерению параметров псевдоожиженного слоя, может быть использовано для регулирования и управления технологически- 5 ми процессами, протекающими с исполь. зованием псевдоожиженного слоя.

В различных:- областях техники широко используют псевдоожиженный слой для осуществления процессов 10 взаимодействия газов с раздробленной твердой фазой. При этом создаются хорошие условия для интенсивного тепло- и массообмена. Зернистый слой твердых частиц продувается вос- 15 ходящим потоком газа с такой скоростью, что частицы взвешиваются, расходятся друг от друга H интенсивно перемешиваются.

Характерной особенностью псевдо- 20 ожиженного слоя является его неоднородность. Возможность определения качества псевдоожижения в различных аппаратах кипящего слоя позволяет создавать оптимальные условия работы 25 и конструкции установок.

Цель изобретения — повышение достоверности оценки качества псевдоожижения.

Поставленная цель достигается за 30 счет того, что согласно способу оценки качества псевдоожижения, заключающемуся в измерении переменного напряжения, пропорционального пульсациям порозности псевдоожиженногс слоя, в псевдоожиженный слой дополнительно вводят твердое тело, имеющее температуру, отличную от температуры псевдоожиженного слоя, и измеряют отклонение температуры на его поверхности, 40 по которому определяют частоту гравитационных колебаний псевдоожиженного слоя, а качество псевдоожижения оценивают по формуле равенства веса частиц и взвешивающей силы взаимодействия потока псевдоожижающей среды.

В качестве дополнительного параметра, характеризующего качество псевдоожижения, была взята частота гравитационных колебаний слоя

УО так как указанная частота определяет частоту колебаний таких характеристик псевдоожиженного слоя, как локальная порозность и давление, общая потеря напора, высота слоя, Коэффициенты теплообмена и т.д.

Интенсивность перемешивания подвижной твердой фазы обеспечивает высокие эффективные коэффициенты переноса и изотермичность слоя. Но в отдельных областях слоя может происходить интенсивное изменение локальной объемной концентрации при низких коэф. фициентах перемешивания частиц твер-. дой фазы. Поэтому по частоте пульсаций объемной концентрации твердой . фазы нельзя однозначно судить о качестве псевдоожижения в аппарате.

Вторым параметром, характеризую.щим перемешивание в слое, выбраны частота пульсации температуры поверхности погруженного в слой твердого тела, имеющего отличную от слоя температуру. При интенсивном перемешивании дисперсного материала в слое происходит смена пакетов частиц и пузырей около поверхности, что обеспе1чивает поддержание высокого градиента температур между слоем и поверхностью массивного элемента и приводит к пульсациям температуры последней с определенной частотой.

Частоту гравитационных колебаний у определяют как среднее геометрическое частот пульсаций температуры поверхности массивного элемента у и частот пульсаций объемной концентрации твердой фазы у .

На основании вышеизложенного и проведения исследований качество псевдоожижения можно описать следующим выражением где E.; — порозность.псевдоожиженного слоя; — частота гравитационных колебаний.

По численному значению качества псевдоожижения оценивают работу аппарата. Из теории псевдоожиженного

1170329 4 слоя и многочисленных экспериментальных исследований известно, что порозность Я псевдоожиженного слоя изменяется в пределах от 0,4-0,5 до

0,6-0,7. При минимальных значениях порозности с = 0,4-0 5 имеют насыпной слой с соприкасающимися неподвижными частицами твердой фазы, при значениях порозности выше

= 0,6 — 0,7 — неустойчивое состояние 1О промежуточное между пневмотранспортом и псевдоожиженным слоем. Зависимость свойств материала,.гидродинамического режима и порозности слоя определяют следуюцей формулой: 15

Ф, 75

Ar

Re = — — — ——

18 + 0,6 Ar 3 » где Re = Ud/1, 20 ,р У

Ar =,

U -. расходная скорость псевдоожижающего агента, отнесенная ко всему сечению àïïàрата, м/с;

d — диаметр частиц твердой фазы, мм; — кинематическая вязкость, м2 /с3

g — - ускорение свободного паде30 ния м2 /c; у — плотность твердых частиц, кг/ з. — плотность псевдоожижающей среды, кг/м . 35

Частоты гравитационных колебаний псевдоожиженного слоя должны находиться в пределах -= 1-10 Гц. Снижение частоты ниже 1 Гц характеризует малую подвижность частиц твер- 4О дой фазы, а частоты свыше 10 Гц не наблюдают. Исходы из вышеизложенного, если качество псевдоожижения на1ходится в пределах j. = 0,3-6,0, то .процесс псевдоожижения протекает нормально, т.е. частицы в срепнем взвешены потоком и достаточно равномерно распределены по объему аппарата (перекосы, залегания слоя отсутствуют). Указанные пределы измене-50 ния качества псевдоожижения охватывают возможные варианты режимов псевдоожижения. В конкретных процессах эксплуатационные пределы изменения определяют с учетом технологических 55 .характеристик и конструкции аппарата.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — конструктивное исполнение измерительных элементов.

Устройство содержит измерительные элементы 1 и 2, измерительные устрой- ства 3 и 4, фильтры верхних частот

5 и 6, частотомеры 7 и 8, интегрирующий блок 9, решаюцие блоки 10, 11 и 12. Выход решающего блока 12 является выходом устройства. Измерительные элементы 1 и 2 служат датчиками для измерительных устройств 3 и 4. Переменное напряжение. пропорциональное пульсациям объемной концентрации твердой фазы И1, и переменное напряжение И>, пропорциональное пульсациям температуры 3 и 4, через фильтры верхних частот 5 и 6 поступают на частотомеры 7 и 8, на выходе которых получают частоту, пульсаций объемной концентрации твердОй фазы у и частоту пульсаций температуры поверхности твердого тела у„. Напряжение с фильтра верхних частот 5 поступает также на интегрирующий блок 9, на выходе которого получают напряжение, пропорциональное средней локальной порозности слоя Е1. Выходной сигнал с решающего блока 10— частота гравитационных колебаний слоя 1 =1 р и н напряжение, пропорциональное средней локальной объемной концентрации твердой фазы, поступают на входы решающего блока 12, на выходе которого получают численное значение качества псевдоожижения

11

Выполнение решаюцих блоков 10, 11 и 12 не представляет трудности, например их можно изготовить на базе стандартных микромодульных логических элементов. Конструкция измеритель ных элементов, показанная на фиг.2, содержит потенциальный электрод 13, корпус твердого тела 14, диэлектрическая прокладка 15, экранные электроды 16, тепловой преобразователь 17.

Измерительные элементы, представляющие собой емкостной датчик и тепловой преобразователь, объединены в единую конструкцию. Потенциальный электрод 13 изолирован от корпуса твердого тела 14, имеюцего.определен .. ную температуру, диэлектрической прокладкой 15.

Измерительный объем определяют расстоянием между потенциальным электродом 13 и экранными электрода

1170329 ми 16. На торцовой части корпуса твердого тела 14 в измерительном объеме емкостного датчика расположен тепловой преобразователь 17. Такое конструктивное исполнение позволяет одновременно измерить пульсации объемной конструкции твердой фазы и температуры поверхности массивного элемента.

Пример. При псевдоожижении частиц сланца, имеющих средний диаметр йь = 2-3 мм, плотность р,„=

2000 кг/м, дымовыми газами со средней температурой Т = 400 С, кинематической вязкостью 1= 7,9.10 м /с и плотностью р = 0,75 кг/м, имеющими расходную скорость, отнесенную ко всему сечению аппарата, И =

1,5-2,0 м/с и получают число Архимеда Аг = 4,46 10 и число РейнольдcaRe = 40-60. При этом расчетная порозность слоя будет равна (18 Re + 0 36 Re )o"

Аг

18 50 + 0 36.50 1

4,46 10 l

По предлагаемому способу экспери- . ментально определенная порозность слоя для указанного режима равна

Е, = 0,53, частота гравитационных колебаний у = 2,535 Гц и качество псевдоожижения

5 (1- f; ) у = (1-0,53) 2,535

1,19

Оптимальное значение пределов из10 менения качества псевдоожижения для данного процесса равно Р. = 0 95-1 25

1 Э 1

Полученное численное значение качества псевдоожижения находится в оптимальных пределах для данного

15 процесса. При залегании слоя (при образовании спеков и выпадении их на газораспределительную решетку) частота гравитационных колебаний стремится к нулю и качество псевдо20 ожижения также стремится к нулю, Это является показателем нарушения режима работы аппарата.

Преимуществом предлагаемого изоб25 ретения, по сравнению с известным

У является повышение точности определения качества псевдоожижения на

303, что позволяет улучшить управление процессов псевдоожижения и за счет этого улучшить технико-экономи30 ческие показатели работы промышленных аппаратов.

1170329

Составитель E. Карманова

Редактор В. Ковтун Техред М.Кузьма

Корректор А. Тяско .

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4698/40 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-ÇS, Раушская наб., д. 4/5

° Ь