Nr ćw. 10	Zespół D	Temat ćwiczenia Badanie fluidyzacji ciało stałe - ciecz.		Data oddania
Data wykonania		Imię i Nazwisko Tomasz Józefowicz Marcin Banaszewski	Prowadzący: mgr inż. K. Okrajek

1. Wprowadzenie teoretyczne

Fluidyzacja jest procesem tworzenia zawiesin cząstek ciała stałego w przepływającym płynie. Strumień płynu, przepływając przez warstwę materiału drobnoziarnistego leżącego na dnie aparatu, przy odpowiednio dobranej prędkości przepływu powoduje wytworzenie gęstej zawiesiny, tzw. fazy fluidalnej lub pseudofazy. Pseudofaza wykazuje właściwości zbliżone do cieczy, ma bowiem charakterystyczne dla układów cechy, takie jak:

• ruchliwość

• ciśnienie hydrostatyczne

• wyraźną górną powierzchnię graniczną.

Fluidyzacja jest procesem korzystnym, gdy wymagane są jednorodność fazy stałej i małe różnice temperatur lokalnych. Ważną rolę odgrywa łatwy transport fazy stałej. Układy fluidalne ze względu na swe charakterystyczne cechy m.in. znaczne rozwinięcie powierzchni międzyfazowej, dużą intensywność oraz specyfikę procesów transportu są chętnie wykorzystywane w realizacji różnych procesów technologii chemicznych i biotechnologii. Z najważniejszych zastosowań oprócz klasycznych ( wymiany masy i ciepła ) należy wymienić takie, jak:

• adsorpcja w złożu fluidalnym w procesie oczyszczania powietrza zawierającego rozpuszczalniki, np. toluen, ketony, alkohole

• spalanie fluidyzacyjne paliw gazowych

• synteza metanolu

• kraking katalityczny ciężkich półproduktów naftowych

• suszenie fluidalne

• oczyszczanie solanki oraz ścieków

• zgazowanie węgla parą wodną w złożach fluidalnych

Przy niewielkich prędkościach przepływu płynu przez warstwę porowatą złoże spoczywa na dnie aparatu i ma określony stopień upakowania lub gęstość usypową. Przy zwiększeniu prędkości przepływu płynu osiąga się tzw. minimalną prędkość fluidyzacji w₀' , której opór warstwy ziarnistej staje się równy jego ciężarowi przypadającemu na jednostkę powierzchni. Po przekroczeniu tej prędkości tej prędkości złoże nabiera płynności i cząstki ciała stałego poruszają się intensywnie w strumieniu płynu. Przy dalszym zwiększaniu natężeniu przepływu złoże ekspanduje i granicznym przypadku osiąga się krytyczną wartość prędkości, zwanej maksymalną prędkością fluidyzacji w₀'' , przy której cząstki stałe będą usuwane z aparatu.

Złoże porowate charakteryzują następujące parametry:

1. Porowatość złoża ε₀ - stosunek wolnej przestrzeni między cząstkami materiału sypkiego do objętości całego złoża.

2. Powierzchnia właściwa a - stosunek całkowitej powierzchni ziarna do objętości złoża.

3. Średnica zastępcza.

2. Obliczenia.

Pomiary dla złoża o średnicy d = 4,2 mm.

a) dla H₀ = 70 mm.

Lp.	w [m/s]	ΔP2-3 [Pa]	ε	λ	Rez
1	7,084225	83,35653	0,999	132,7426	19814,41
2	10,62634	186,3264	0,999	131,875	29721,62
3	14,1675	304,0062	0,999067	112,984	39628,82
4	17,70895	406,976	0,999091	94,29429	49536,03
5	21,25002	411,8793	0,999125	63,79245	59443,23
6	24,79065	426,5893	0,999167	46,23605	69350,44
7	28,3306	421,686	0,999222	32,66519	79257,64

b) dla H₀ = 110 mm.

Lp.	w [m/s]	ΔP2-3 [Pa]	ε	λ	Rez
1	7,084225	122,5831	0,999	124,2244	19814,41
2	10,62634	254,9729	0,999	114,8385	29721,62
3	14,16845	411,8793	0,999	104,3485	39628,82
4	17,71056	686,4655	0,999	111,305	49536,03
5	21,25098	696,2722	0,999079	72,18403	59443,23
6	24,79081	706,0788	0,99916	49,07086	69350,44
7	28,33139	696,2722	0,999194	35,5589	79257,64

Pomiary dla złoża o średnicy d = 3,4 mm.

a) dla H₀ = 70 mm.

Lp.	w [m/s]	ΔP2-3 [Pa]	ε	λ	Rez
1	7,084225	102,9698	0,999	163,9762	16040,24
2	10,62634	250,0696	0,999	176,9902	24060,36
3	14,16845	377,556	0,999	150,3115	32080,47
4	17,70949	441,2993	0,99906	105,6682	40100,59
5	21,25002	460,9126	0,999125	71,38679	48120,71
6	24,78938	475,6225	0,999218	48,39007	56140,83
7	28,32933	480,5259	0,999267	35,08411	64160,95

b) dla H₀ = 110 mm.

Lp.	w [m/s]	ΔP2-3 [Pa]	ε	λ	Rez
1	7,081272	186,3264	0,999417	173,3026	16040,24
2	10,62191	451,1059	0,999417	186,4777	24060,36
3	14,16254	691,3688	0,999417	160,761	32080,47
4	17,70269	740,4021	0,999444	104,9459	40100,59
5	21,24244	774,7254	0,999481	71,18166	48120,71
6	24,78183	779,6287	0,999522	48,50246	56140,83
7	28,32144	779,6287	0,999545	35,32865	64160,95

3. Wnioski.

Po osiągnięciu pewnej prędkości wartości różnicy ciśnień przed i za złożem przyjmują wartości stałe. Związane jest to z tym, że złoże podczas zwiększania prędkości unosi się w cieczy, co powoduje zmniejszenie oporu przepływu.

---