Fluidisoitu vuode
PerusmalliMuokkaa
Kun pakatun vuoteen yli johdetaan nestettä, nesteen painehäviö on likimain verrannollinen nesteen pinnannopeuteen. Jotta siirrytään pakkautuneesta sängystä fluidisoituneeseen tilaan, kaasun nopeutta nostetaan jatkuvasti. Vapaasti seisovalle vuoteelle on olemassa piste, jota kutsutaan minimi- tai alkavaksi fluidisoitumispisteeksi ja jossa vuoteen massa leijuu suoraan nestevirran virtauksessa. Vastaava fluidin nopeus, joka tunnetaan nimellä ”minimifluidisaationopeus”, u m f {\displaystyle u_{mf}}, {\displaystyle u_{mf} }
.
Minimaalisen fluidisoitumisnopeuden ( u ≥ u m f {\displaystyle u\geq u_{mf}}
) sängyn materiaali suspendoituu kaasuvirtaan, ja nopeuden edelleen kasvattamisella on kaasuvirran riittävän perkolaation vuoksi pienempi vaikutus paineeseen. Siten painehäviö u > u m f {\displaystyle u>u_{mf}}
on suhteellisen vakio.
Säiliön pohjalla näennäinen painehäviö kerrottuna sängyn poikkipinta-alalla voidaan rinnastaa kiinteiden hiukkasten painon aiheuttamaan voimaan (josta on vähennetty kiinteän aineen kelluvuus nesteessä).
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=}
where:
Δ p w {\displaystyle \Delta p_{w}}
on petipainehäviö
H w {\displaystyle H_{w}}
on sängyn korkeus
ϵ w {\displaystyle \epsilon _{w}}
on sängyn tyhjätila, eli tyhjätilojen (hiukkasten välisten nestetilojen) täyttämä osuus sängyn tilavuudesta
ρ s {\displaystyle \rho _{s}}
on petihiukkasten näennäinen tiheys
ρ f {\displaystyle \rho _{f}}
on fluidisoivan nesteen tiheys
g {\displaystyle g}
on painovoiman aiheuttama kiihtyvyys
M s {\displaystyle M_{s}}
on kiintoaineen kokonaismassa sängyssä
A {\displaystyle A}
on sängyn poikkipinta-ala
Geldartin ryhmittelyt Muokkaa
Professori D. Geldart ehdotti vuonna 1973 jauheiden ryhmittelyä neljään niin sanottuun ”Geldart-ryhmään”. Ryhmät määritellään niiden sijainnin perusteella kiinteän aineen ja nesteen tiheyseroa ja hiukkaskokoa kuvaavassa kaaviossa. Leijupetien suunnittelumenetelmät voidaan räätälöidä hiukkasten Geldart-ryhmityksen perusteella:
Ryhmä A Tässä ryhmässä hiukkaskoko on 20-100 µm ja hiukkasten tiheys on tyypillisesti alle 1,4 g/cm3. Ennen kuplivan petivaiheen käynnistymistä näistä hiukkasista koostuvat petit laajenevat 2-3-kertaisiksi alkavan fluidisaation aikana pienentyneen irtotiheyden vuoksi. Useimmat jauhekatalysoidut vuoteet käyttävät tätä ryhmää.
Ryhmä B Hiukkaskoko on välillä 40-500 µm ja hiukkastiheys välillä 1,4-4g/cm3. Kuplia muodostuu tyypillisesti suoraan alkavan fluidisaation yhteydessä.
Ryhmä C Tämä ryhmä sisältää erittäin hienoja ja siten kaikkein koheesioherkimpiä hiukkasia. Kooltaan 20-30 µm:n hiukkaset fluidisoituvat hyvin vaikeasti saavutettavissa olosuhteissa, ja ne saattavat vaatia ulkoisen voiman, kuten mekaanisen sekoituksen, käyttöä.
Ryhmä D Tämän alueen hiukkaset ovat yli 600 µm:n kokoisia ja niillä on tyypillisesti suuri hiukkastiheys. Tämän ryhmän fluidisointi vaatii hyvin suuria fluidienergioita ja siihen liittyy tyypillisesti suuri hankaus. Jyvien ja herneiden kuivaus, kahvipapujen paahtaminen, hiilien kaasuttaminen ja jotkin paahdetut metallimalmit ovat tällaisia kiintoaineita, ja niitä käsitellään yleensä matalissa vuoteissa tai suihkutustilassa.
DistributorEdit
Tyypillisesti paineistettu kaasu tai neste tulee leijupetisäiliöön lukuisten reikien kautta leijupetisäiliön pohjalla olevan levyn, niin sanotun distributorilevyn, kautta. Neste virtaa sängyn läpi ylöspäin, jolloin kiinteät hiukkaset suspendoituvat. Jos sisääntuleva neste ei ole käytettävissä, vuode voi laskeutua, pakkautua levyn päälle tai valua levyn läpi alaspäin.Monissa teollisissa vuoteissa käytetään jakolevyn sijasta sparger-jakotukkia. Tällöin neste jaetaan rei’itettyjen putkien kautta.
Leave a Reply