Fluidní lože

Schéma fluidního lože

Základní modelEdit

Pokud přes zaplněné lože prochází kapalina, je pokles tlaku kapaliny přibližně úměrný povrchové rychlosti kapaliny. Pro přechod z ucpaného lože do fluidního stavu se rychlost plynu neustále zvyšuje. U volně stojícího lože existuje bod, známý jako bod minima nebo počáteční fluidizace, v němž je hmota lože zavěšena přímo proudem kapaliny. Odpovídající rychlost kapaliny, známá jako „minimální rychlost fluidizace“, u m f {\displaystyle u_{mf}}.

.

Za minimální fluidizační rychlostí ( u ≥ u m f {\displaystyle u\geq u_{mf}}.

) bude materiál lože suspendován proudem plynu a další zvyšování rychlosti bude mít díky dostatečné perkolaci proudu plynu menší vliv na tlak. Tedy pokles tlaku pro u > u m f {\displaystyle u>u_{mf}}.

je relativně konstantní.

Na dně nádoby lze zdánlivou tlakovou ztrátu vynásobenou plochou průřezu lože přirovnat k síle hmotnosti pevných částic (po odečtení vztlaku pevné látky v kapalině).

Δ p w = H w ( 1 – ϵ w ) ( ρ s – ρ f ) g = {\displaystyle \Delta p_{w}=H_{w}(1-\epsilon _{w})(\rho _{s}-\rho _{f})g=}

kde:

Δ p w {\displaystyle \Delta p_{w}}

je pokles tlaku v loži

H w {\displaystyle H_{w}}

je výška lože

ϵ w {\displaystyle \epsilon _{w}}

je dutina lože, tj. podíl objemu lože, který zabírají dutiny (kapalné prostory mezi částicemi)

ρ s {\displaystyle \rho _{s}}.

je zdánlivá hustota částic lože

ρ f {\displaystyle \rho _{f}}

je hustota tekutiny

g {\displaystyle g}

je gravitační zrychlení

M s {\displaystyle M_{s}}

je celková hmotnost pevných látek v loži

A {\displaystyle A}

je plocha průřezu lože

Geldartovo seskupeníEdit

V roce 1973 navrhl profesor D. Geldart seskupení prášků do čtyř tzv. Tyto skupiny jsou definovány jejich umístěním na diagramu rozdílu hustoty pevné látky a kapaliny a velikosti částic. Metody návrhu fluidních lůžek lze přizpůsobit na základě Geldartova seskupení částic:

Skupina A Pro tuto skupinu je velikost částic mezi 20 a 100 µm a hustota částic je obvykle menší než 1,4 g/cm3. Před iniciací fáze bublajícího lože se lože z těchto částic při počínající fluidizaci rozšíří 2 až 3krát v důsledku snížené objemové hustoty. Většina práškově katalyzovaných lůžek využívá tuto skupinu.

Skupina B Velikost částic leží mezi 40 a 500 µm a hustota částic mezi 1,4-4 g/cm3. Bublinky se obvykle tvoří přímo při počínající fluidizaci.

Skupina C Tato skupina obsahuje extrémně jemné a v důsledku toho nejvíce soudržné částice. Tyto částice o velikosti 20 až 30 µm fluidizují za velmi obtížně dosažitelných podmínek a mohou vyžadovat použití vnější síly, například mechanického míchání.

Skupina D Částice v této oblasti mají velikost nad 600 µm a obvykle mají vysokou hustotu částic. Fluidizace této skupiny vyžaduje velmi vysoké energie kapaliny a je obvykle spojena s vysokou úrovní abraze. Takovými pevnými látkami jsou sušení obilí a hrachu, pražení kávových zrn, zplyňování uhlí a některé pražící se kovové rudy, které se obvykle zpracovávají v mělkém loži nebo ve výtokovém režimu.

RozdělovačEdit

Typicky vstupuje stlačený plyn nebo kapalina do nádoby s fluidním ložem četnými otvory přes desku známou jako rozdělovací deska, která se nachází na dně fluidního lože. Kapalina proudí ložem směrem vzhůru a způsobuje suspendování pevných částic. Pokud je vstupní kapalina vypnuta, může se lůžko usazovat, nabalovat na desku nebo stékat dolů přes desku.Mnoho průmyslových lůžek používá místo rozdělovací desky rozprašovací rozdělovač. Kapalina je pak rozváděna řadou perforovaných trubek.

.