Fluidiserad bädd

Diagram över en fluidiserad bädd

GrundmodellRedigera

När en vätska passerar över den packade bädden är vätskeflödet ungefär proportionellt mot vätskeflödets ytliga hastighet. För att övergå från en packad bädd till ett fluidiserat tillstånd höjs gasens hastighet kontinuerligt. För en fristående bädd kommer det att finnas en punkt, den så kallade minimala eller begynnande fluidiseringspunkten, där bäddens massa hängs upp direkt av vätskeströmmen. Motsvarande vätskehastighet, känd som ”minsta fluidiseringshastighet”, u m f {\displaystyle u_{mf}}

.

Ovanför den minsta fluidiseringshastigheten ( u ≥ u m f {\displaystyle u\geq u_{mf}}

) kommer bäddmaterialet att suspenderas av gasströmmen och ytterligare ökningar av hastigheten kommer att ha en minskad effekt på trycket på grund av tillräcklig perkolation av gasflödet. Tryckfallet för u > u m f {\displaystyle u>u_{mf}}

är relativt konstant.

I botten av kärlet kan det skenbara tryckfallet multiplicerat med bäddens tvärsnittsarea likställas med kraften från de fasta partiklarnas vikt (minus de fasta partiklarnas flytkraft i vätskan).

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}}

är tryckfallet i bädden

H w {\displaystyle H_{w}}

är bäddhöjden

ϵ w {\displaystyle \epsilon _{w}}

är bäddens tomrum, dvs. den del av bäddens volym som upptas av tomrummen (de flytande utrymmena mellan partiklarna)

ρ s {\displaystyle \rho _{s}}}

är bäddpartiklarnas skenbara densitet

ρ f {\displaystyle \rho _{f}}

är densiteten hos fluidiseringsvätskan

g {\displaystyle g}

är den acceleration som beror på gravitationen

M s {\displaystyle M_{s}}

är den totala massan av fasta ämnen i bädden

A {\displaystyle A}

är bäddens tvärsnittsarea

Geldart GroupingsEdit

1973 föreslog professor D. Geldart en gruppering av pulver i fyra så kallade ”Geldart Groups”. Grupperna definieras genom deras placering på ett diagram över skillnaden i densitet mellan fast och flytande material och partikelstorlek. Konstruktionsmetoder för fluidiserade bäddar kan skräddarsys utifrån partikelns Geldart-gruppering:

Grupp A I denna grupp är partikelstorleken mellan 20 och 100 µm, och partikeldensiteten är vanligtvis mindre än 1,4 g/cm3. Innan en bubbelbäddsfas inleds kommer bäddar av dessa partiklar att expandera med en faktor 2-3 vid begynnande fluidisering, på grund av en minskad bulkdensitet. De flesta pulverkatalyserade bäddar använder denna grupp.

Grupp B Partikelstorleken ligger mellan 40 och 500 µm och partikeldensiteten mellan 1,4 och 4 g/cm3. Bubblor bildas vanligtvis direkt vid begynnande fluidisering.

Grupp C Denna grupp innehåller extremt fina och följaktligen de mest kohesiva partiklarna. Med en storlek på 20-30 µm fluidiseras dessa partiklar under mycket svåra förhållanden och kan kräva en yttre kraft, t.ex. mekanisk omrörning.

Grupp D Partiklarna i detta område är över 600 µm och har vanligen en hög partikeldensitet. Fluidisering av denna grupp kräver mycket höga fluidenergier och är typiskt förknippad med höga nivåer av nötning. Torkning av spannmål och ärter, rostning av kaffebönor, förgasning av kol och viss rostning av metallmalm är sådana fasta ämnen, och de behandlas vanligen i grunda bäddar eller i sprutningssättet.

FördelareRedigera

Typiskt sett kommer trycksatt gas eller vätska in i fluidbäddkärlet genom ett stort antal hål via en platta, en s.k. fördelarplatta, som är placerad i botten av fluidbädden. Vätskan strömmar uppåt genom bädden, vilket gör att de fasta partiklarna suspenderas. Om inloppsvätskan är inaktiverad kan bädden sätta sig, packas på plattan eller rinna ner genom plattan.Många industriella bäddar använder en spargerfördelare i stället för en fördelningsplatta. Vätskan fördelas då genom en serie perforerade rör.