Pat fluidizat

O diagramă a unui pat fluidizat

Model de bazăEdit

Când peste patul aglomerat trece un fluid, căderea de presiune a fluidului este aproximativ proporțională cu viteza superficială a acestuia. Pentru a trece de la un pat compact la o stare fluidizată, viteza gazului este crescută continuu. Pentru un pat liber va exista un punct, cunoscut sub numele de punct de fluidizare minimă sau incipientă, în care masa patului este suspendată direct de fluxul de fluid. Viteza corespunzătoare a fluidului, cunoscută sub numele de „viteza minimă de fluidizare”, u m f {\displaystyle u_{mf}}.

.

Dincolo de viteza minimă de fluidizare ( u ≥ u m f {\displaystyle u\geq u_{mf}}.

), materialul patului va fi suspendat de curentul de gaz și creșterile ulterioare ale vitezei vor avea un efect redus asupra presiunii, datorită unei percolări suficiente a fluxului de gaz. Astfel, căderea de presiune pentru u > u m f {\displaystyle u>u_{mf}}

este relativ constantă.

La baza vasului, căderea de presiune aparentă înmulțită cu aria secțiunii transversale a patului poate fi echivalată cu forța reprezentată de greutatea particulelor solide (minus flotabilitatea solidului în fluid).

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=}

în cazul în care:

Δ p w {\displaystyle \Delta p_{w}}}

este căderea de presiune în pat

H w {\displaystyle H_{w}}.

este înălțimea patului

ϵ w {\displaystyle \epsilon _{w}}

este golul patului, adică fracțiunea din volumul patului care este ocupată de goluri (spațiile de fluid dintre particule)

ρ s {\displaystyle \rho _{s}}

este densitatea aparentă a particulelor din pat

ρ f {\displaystyle \rho _{f}}

este densitatea fluidului de fluidizare

g {\displaystyle g}

este accelerația datorată gravitației

M s {\displaystyle M_{s}}

este masa totală a solidelor din pat

A {\displaystyle A}

este aria secțiunii transversale a patului

Geldart GroupingsEdit

În 1973, profesorul D. Geldart a propus gruparea pulberilor în patru așa-numite „grupuri Geldart”. Grupele sunt definite prin amplasarea lor pe o diagramă a diferenței de densitate solid-fluid și a dimensiunii particulelor. Metodele de proiectare pentru paturile fluidizate pot fi adaptate pe baza grupării Geldart a particulelor:

Grupa A Pentru această grupă, dimensiunea particulelor este cuprinsă între 20 și 100 µm, iar densitatea particulelor este, de obicei, mai mică de 1,4g/cm3. Înainte de inițierea unei faze de barbotare a patului, paturile din aceste particule se vor extinde de un factor de 2 până la 3 la fluidizarea incipientă, din cauza unei densități aparente reduse. Majoritatea paturilor catalizate cu pulbere utilizează această grupă.

Grupa B Dimensiunea particulelor se situează între 40 și 500 µm, iar densitatea particulelor între 1,4-4g/cm3. De obicei, se formează bule direct la fluidizarea incipientă.

Grupa C Această grupă conține particule extrem de fine și, în consecință, cele mai coezive. Cu o dimensiune cuprinsă între 20 și 30 µm, aceste particule se fluidizează în condiții foarte greu de realizat și pot necesita aplicarea unei forțe externe, cum ar fi agitația mecanică.

Grupa D Particulele din această regiune au dimensiuni de peste 600 µm și au, de obicei, densități mari ale particulelor. Fluidizarea acestei grupe necesită energii de fluid foarte mari și este de obicei asociată cu niveluri ridicate de abraziune. Uscarea boabelor și a mazărelor, prăjirea boabelor de cafea, gazeificarea cărbunilor și o parte din minereurile metalice prăjite sunt astfel de solide, iar acestea sunt de obicei prelucrate în paturi puțin adânci sau în modul de pulverizare.

DistribuitorEdit

În mod obișnuit, gazul sau lichidul sub presiune intră în vasul cu pat fluidizat prin numeroase orificii, prin intermediul unei plăci cunoscute sub numele de placă de distribuție, situată în partea de jos a patului fluidizat. Fluidul curge în sus prin pat, provocând suspendarea particulelor solide. Dacă fluidul de intrare este dezactivat, patul se poate sedimenta, se poate strânge pe placă sau se poate scurge prin placă.Multe paturi industriale folosesc un distribuitor sparger în locul unei plăci distribuitoare. Fluidul este apoi distribuit printr-o serie de tuburi perforate.

.