Fluidizált ágy

A fluidizált ágy ábrája

AlapmodellSzerkesztés

Ha a tömörített ágyon folyadékot vezetnek át, a folyadék nyomásesése megközelítőleg arányos a folyadék felületi sebességével. A töltött ágyból fluidizált állapotba való átmenet érdekében a gáz sebességét folyamatosan növeljük. A szabadon álló ágy esetében létezik egy olyan pont, amelyet minimális vagy kezdődő fluidizációs pontnak nevezünk, ahol az ágy tömege közvetlenül a folyadékáram által felfüggesztésre kerül. Az ennek megfelelő folyadéksebesség, az úgynevezett “minimális fluidizációs sebesség”, u m f {\displaystyle u_{mf}}

.

A minimális fluidizációs sebességen túl ( u ≥ u m f {\displaystyle u\geq u_{mf}}

) az ágy anyagát a gázáram lebegtetni fogja, és a sebesség további növekedése a gázáram elégséges perkolációja miatt csökkentett hatással lesz a nyomásra. Így a nyomásesés az u > u m f {\displaystyle u>u_{mf}}

viszonylag állandó.

A tartály alján az ágy keresztmetszeti területével megszorzott látszólagos nyomásesés egyenlővé tehető a szilárd részecskék súlyának erejével (csökkentve a szilárd anyag felhajtóerejével a folyadékban).

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=}}

hol:

Δ p w {\displaystyle \Delta p_{w}}

az ágy nyomásesése

H w {\displaystyle H_{w}}

az ágy magassága

ϵ w {\displaystyle \epsilon _{w}}

az ágy üres térfogata, azaz az ágy térfogatának az a hányada, amelyet az üregek (a részecskék közötti folyadékterek) foglalnak el

ρ s {\displaystyle \rho _{s}}

az ágy részecskéinek látszólagos sűrűsége

ρ f {\displaystyle \rho _{f}}

a fluidizáló folyadék sűrűsége

g {\displaystyle g}

a gravitációs gyorsulás

M s {\displaystyle M_{s}}

az ágyban lévő szilárd anyagok össztömege

A {\displaystyle A}

az ágy keresztmetszeti területe

Geldart-csoportosításSzerkesztés

D. Geldart professzor 1973-ban javasolta a porok négy úgynevezett “Geldart-csoportba” történő csoportosítását. A csoportokat a szilárd-folyadék sűrűségkülönbség és a részecskeméret diagramon való elhelyezkedésük határozza meg. A fluidizált ágyak tervezési módszerei a részecskék Geldart-csoportba sorolása alapján alakíthatók ki:

A csoport Ebben a csoportban a részecskeméret 20 és 100 µm között van, és a részecskesűrűség jellemzően kisebb, mint 1,4 g/cm3 . A buborékos ágyfázis beindulása előtt az ilyen részecskékből álló ágyak a kezdeti fluidizációnál 2-3-szorosára tágulnak a csökkent ömlesztett sűrűség miatt. A legtöbb porkatalizált ágy ezt a csoportot használja.

B csoport A részecskeméret 40 és 500 µm között van, a részecskesűrűség pedig 1,4-4g/cm3 között. A buborékképződés jellemzően közvetlenül a kezdődő fluidizációnál alakul ki.

C csoport Ez a csoport rendkívül finom és ebből következően a legkohéziósabb részecskéket tartalmazza. A 20-30 µm-es méretükkel ezek a részecskék nagyon nehezen elérhető körülmények között fluidizálódnak, és szükség lehet külső erő, például mechanikus keverés alkalmazására.

D csoport Az ebbe a régióba tartozó részecskék 600 µm feletti méretűek és jellemzően nagy részecske-sűrűségűek. Ennek a csoportnak a fluidizálása nagyon nagy fluid energiákat igényel, és jellemzően nagymértékű koptatással jár. A gabonaszemek és a borsó szárítása, a kávébab pörkölése, a szén gázosítása és egyes pörkölt fémércek ilyen szilárd anyagok, és ezeket általában sekély ágyban vagy kiömlő üzemmódban dolgozzák fel.

ElosztóEdit

Tipikusan a fluidizált ágy edényébe számos lyukon keresztül, egy elosztólemezként ismert, a fluidizált ágy alján található lemezen keresztül jut be a nyomás alatt lévő gáz vagy folyadék. A folyadék felfelé áramlik az ágyon keresztül, a szilárd részecskék felfüggesztését okozva. Ha a belépő folyadék nem működik, az ágy leülepedhet, a lemezre pakolódhat, vagy a lemezen keresztül lefelé csoroghat.Sok ipari ágy az elosztólemez helyett porlasztóelosztót használ. Ekkor a folyadékot egy sor perforált csövön keresztül osztják szét.