Chương 9: Trạng thái tầng sôi khối hạt

CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT Khái niệm: Trong các thiết bị của ngành Công ghệ Hoá Học, thường gặp hiện tượng tương tác giữa khối hạt và dòng lưu chất chuyển qua khối hạt đó, ứng với vận tốc nào đó thì khối hạt linh động hẳn lên, hiện tượng đó gọi là trạng thái tầng sôi của khối hạt. CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT Sự tác động tương hỗ giữa khối hạt và dòng lưu chất đánh giá bằng chuNn số đồng dạng Reynolds (của hạt) υ = µ ρ = vdvdRe 1. CHẾ ĐỘ CHẢY CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT 2. VẬ TỐC CÂ BẰG CỦA HẠT
Khi hạt chuyển động trong ống, hình (H 9.1) sẽ chịu các lực sau : • Trọng lực G = mg = Vr.ρr.g; N • Lực đNy Archimede Ar = Vr.ρ.g; N • Lực cản môi trường N;v.ρ.A.C=F 2 r CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT 2. VẬ TỐC CÂ BẰG CỦA HẠT (tt) 2
Vận tốc cân bằng Định nghĩa: “Vận tốc của dòng lưu chất theo phương đứng đưa hạt vào trạng thái cân bằng lực, thì vận tốc đó gọi là vận tốc cân bằng” ( ) s/m; .C d.g 3 4 =v r r cb ρ ρ-ρ
Xét khi:  v = vcb: hạt ở trạng thái lơ lửng  v > vcb: hạt bị lôi cuốn theo dòng chảy  v < vcb: hạt lắng xuống (xảy ra quá trình lắng)
Công thức tính vận tốc cân bằng có hệ số Cr là hệ số CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT 2. VẬ TỐC CÂ BẰG CỦA HẠT (tt) trở lực của hạt  Vùng chảy tầng:  Vùng Alen:  Vùng Newton – Rittinger Cr = 0,44 Re 24Cr = 6,0r Re 5,18C =
Chu$n số Archimede Từ (9 – 3) bình phương hai vế ( ) ρ ρ−ρ = ρ µ .C gd . 3 4 .d .Re r r 22 22 4)-9(Ar 3 4 =C.Re r 2 CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT 3. CÁC CHUẨ SỐ ĐỒG DẠNG ( ) 2 r 3 g.dAr µ ρρ−ρ =Ở đây: Thay Re vào (9 – 4) tìm được
Chu$n số Lia – Sen – cô, ký hiệu LY ( )ρ−ρµ ρ = = rg 23vLY Ar 3ReLY CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT 3. CÁC CHUẨ SỐ ĐỒG DẠNG (tt) Khi v = vcb⇒ ( )ρ−ρµ ρ = rg 23 cbvLY 4.1. Tính theo phương pháp tính lặp Lần lượt như sau: • Chọn trước giá trị v’cb • Kế đến tính Re, sẽ tìm ra vùng nào để có Cr • Đem Cr thế vào (9 – 3) CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT 4. CÁC PHƯƠG PHÁP TÍH VẬ TỐC CÂ BẰNG • Nếu vcb = v ’ cb chính là kết quả, nếu vcb ≠ v ’ cb thì chọn lại v’cb và tính lặp từ đầu. hược điểm: • Phương pháp này có nhược điểm là mất nhiều thời gian tính CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT 4.2. Tính theo phương pháp chế độ chảy Trình tự như sau: • Trước hết tính Ar, nếu: 4,1 1 Ar 18 ArRe6,3Ar  =⇒< 4. CÁC PHƯƠG PHÁP TÍH VẬ TỐC CÂ BẰNG • Khi đã biết Re thì tính: 2 1 33,0 ArRe84000Ar 9,13 Re84000Ar6,3       =⇒>     =⇒<< d. .Re =vcb ρ µ CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT 4.3. Tính theo phương pháp đồ thị Trình tự như sau: • Trước tiên tính Ar, trên trục hoành đồ thị hình (H9. 2) là giá trị Ar kéo đường song song với trục tung, giao điểm với đường 6 là đọc Re từ đó tính: s/m; .Re =v µ • Nếu nhìn từ đường 1 sang trái sẽ có LYcb, tính theo công thức (9 – 6): d. cb ρ ( ) s/m; g..LY =v 3 2 rcb cb ρ ρ-ρµ Click vào đây để xem hình H9. 2 CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT 4.4. Tính theo phương pháp chu$n số Ar61,018 ArRe + =Từ: • Khảo sát (xem hình) 5. HIỆ TƯỢG GIẢ LỎG CỦA LỚP HẠT CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT • Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa trở lực lớp hạt ∆p và vận tốc trung bình dòng lưu chất v 5. HIỆ TƯỢG GIẢ LỎG CỦA LỚP HẠT (tt) CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT I – Lớp hạt trạng thái tĩnh: điểm A gọi là điểm tới hạn, là điểm bắt đầu chuyển hạt từ trạng thái tĩnh sang trạng thái linh động và vận tốc điểm A gọi là vận tốc tới hạn vk II – Lớp hạt giả lòng: là các hạt ở trạng thái lơ lửng, trở lực qua lớp hạt không đổi, vận tốc tại điểm B gọi là vận 5. HIỆ TƯỢG GIẢ LỎG CỦA LỚP HẠT (tt) tốc cân bằng của hạt và được gọi là vận tốc bắt đầu lôi cuốn vt. Trở lực vùng II tính theo: Vùng II gọi là vùng trạng thái tầng sôi của lớp hạt, vận tốc dòng lưu chất: vk < v < vt  III – Là vùng hạt bị lôi cuốn theo dòng chảy v > vt ( )( ) ( )( )ε−ρ−ρ=ε−ρ−ρ=∆ 1gh1ghP r0r0 CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT Độ xốp ε của lớp sôi xác định theo phương trình chuNn số Reynolds tới hạn Rek tại điểm A, hình (H9.4) cũng xác định theo phương trình chuNn số. 21,02 Ar Re36,0Re18         + =ε (9 – 13) 6. TRẠG THÁI TẦG SÔI CỦA LỚP HẠT Đặt biệt khi ε0 = εk = 0,4 thì Ar22,51400 ArRek + = ( ) Ar.75,11150 ArRe 3 0 3 0 0 k ε + ε ε− = (9 – 14) CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT • Từ công thức (9 – 13) và (9 – 14) ta tìm được vk • Gọi hệ số tầng sôi là tỉ số giữa vận tốc làm việc trong thiết bị tầng sôi chia cho vận tốc tới hạn – ký hiệu Kv k v v vK = 6. TRẠG THÁI TẦG SÔI CỦA LỚP HẠT (tt) Click vào đây để xem hình H9. 5 Click vào đây để xem hình H9. 5 CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT Có ba dạng thiết bị tầng sôi thông dụng như sau:
Thiết bị một tầng sôi 7. CẤU TẠO THIẾT BN TẦNG SÔI CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
Thiết bị nhiều tầng sôi 7. CẤU TẠO THIẾT BN TẦNG SÔI (tt) CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
Thiết bị tầng sôi nhiều ngăn 7. CẤU TẠO THIẾT BN TẦNG SÔI (tt)