OCHRONA ÅšRODOWISKA
LABOLATORIA
FLUIDYZACJA
SPRAWOZDANIE
Aleksander Blicharz
Marcin Sułkowski
1. Wprowadzenie
1.1 Fluidyzacja
Fluidyzacja jest to proces powstawania dynamicznej zawiesiny (tzw. Złoża fluidalnego)
drobnych cząstek ciała stałego w strumieniu gazu lub cieczy poruszających się z dołu do góry.
Zawiesina tworzy siÄ™ w urzÄ…dzeniach zwanych fluidyzatorami. Zawiesina fluidalna powstaje,
gdy prędkość porywania cząstek ciała stałego przez gaz jest równa prędkości ich opadania pod
wpływem siły grawitacji.
1.2 Zastosowanie fluidyzacji
Fluidyzacja intensyfikuje procesy fizyczne i chemiczne. Zjawisko fluidyzacji wykorzystuje siÄ™ do
prowadzenia procesów technologicznych wymagających dużej powierzchni międzyfazowej i
szybkiej wymiany ciepła takich jak:
- spalanie miału węglowego w elektrowniach i elektrociepłowniach
w kotłach fluidalnych
- kalcynacja, prażenie utleniające w piecach fluidyzacyjnych
- spalanie rud siarki przy produkcji kwasu siarkowego
- prowadzeniereakcji chemicznych w fazach gazowych, katalizowanych przy pomocy
związków chemicznych znajdujących się na podłożach stałych.
Fluidyzacja jest również stosowana w niektórych przemysłach do transportu,
w przemyśle spożywczym do zamrażania i ogrzewania niektórych produktów.
2
1.3 Budowa fluidyzatora
Fluidyzator zbudowany jest z naczynia z podwójnym dnem, stałym
i porowatym, przez które tłoczony jest gaz z butli, sieci lub dmuchawy.
Przepływ gazy reguluje się za pomocą zaworu redukcyjnego.
2.Przebieg doświadczenia
2.1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie pomiarów umożliwiających wykreślenie wykresu
"p=f(u).
2.2. Przebieg ćwiczenia
Przed rozpoczęciem ćwiczenia należało włączyć zasilanie prądem oraz zamknąć otwory
dolotowe do dwóch rotametrów znajdujących się z prawej strony fluidyzatora, pozostawiając
otwarty otwór dolotowy najmniejszego rotametru, znajdującego się z lewej strony
fluidyzatora. Następnie po ustawieniu częstości przetwornika na 5 cykli odczytywana była na
rotametrze ilość przepływającego powietrza (Q) oraz ciśnienie p na manometrze różnicowym.
Odczyt pomiarów należało powtarzać po każdorazowym zwiększeniu obrotów sprężarki.
3
2.3. Wyniki pomiarów i obliczeń
" p = h Áw g x 103[N/m2], Áw =103 [kg/m3], u = Q / S [m/s] , S= 50 [mm2]
spadek spadek
częstotliwość natężenie prędkość
ciśnienia ciśnienia
przepływu
obrotów przepływu
lp
w warstwie w warstwie
powietrza
sprężarki powietrza
wypełnienia wypełnienia
n [Hz] Q [l/h] u [m/s]
h [mm H2O] " p [N/m2]
1 2 3 4 5 6
1. 0,00 0 0 0 0
2. 5,00 0 0 490 6,13
3. 8,00 30 294,30 850 10,63
4. 12,00 50 490,50 1400 17,50
5. 12,10 98 961,38 1450 18,13
6. 12,20 91 892,71 1460 18,25
7. 12,30 95 931,95 1470 18,38
8. 12,40 97 951,57 1490 18,63
9. 12,50 99 971,19 1500 18,75
10. 12,60 102 1000,62 1510 18,88
11. 12,70 103 1010,43 1530 19,13
12. 12,80 107 1049,67 1550 19,38
13. 12,90 127 1245,87 1555 19,44
14. 13,00 129 1265,49 1560 19,50
15. 13,10 129 1265,49 1570 19,63
16. 13,20 130 1275,30 1580 19,75
17. 13,30 132 1294,92 1600 20,00
18. 13,40 132 1294,92 1620 20,25
19. 13,50 132 1294,92 1630 20,38
20. 13,60 133 1304,73 1650 20,63
21. 13,70 133 1304,73 1660 20,75
22. 13,80 133 1304,73 1675 20,94
23. 13,90 134 1314,54 1700 21,25
24. 14,00 134 1314,54 1720 21,50
25. 14,10 134 1314,54 1730 21,63
26. 14,20 135 1324,35 1750 21,88
27. 14,30 135 1324,35 1760 22,00
28. 14,40 135 1324,35 1780 22,25
29. 14,50 135 1324,35 1780 22,25
30. 14,60 135 1324,35 1800 22,50
31. 14,70 136 1334,16 1820 22,75
32. 14,80 136 1334,16 1840 23,00
33. 14,90 136 1334,16 1850 23,13
34. 15,00 137 1343,97 1870 23,38
35. 15,10 137 1343,97 1890 23,63
36. 15,20 137 1343,97 1900 23,75
37. 15,30 138 1353,78 1920 24,00
38. 15,40 138 1353,78 1950 24,38
39. 15,50 138 1353,78 1950 24,38
40. 15,60 138 1353,78 1960 24,50
41. 15,70 138 1353,78 1980 24,75
4
1 2 3 4 5 6
42. 15,80 138 1353,78 2000 25,00
43. 15,90 139 1363,59 2010 25,13
44. 16,00 140 1373,40 2030 25,38
45. 16,10 140 1373,40 2050 25,63
46. 16,20 140 1373,40 2070 25,88
47. 16,30 141 1383,21 2090 26,13
48. 16,40 141 1383,21 2100 26,25
49. 16,50 142 1393,02 2110 26,38
50. 16,60 142 1393,02 2120 26,50
51. 16,70 142 1393,02 2140 26,75
52. 16,80 143 1402,83 2150 26,88
53. 16,90 143 1402,83 2160 27,00
54. 17,00 143 1402,83 2180 27,25
55. 17,10 143 1402,83 2190 27,38
56. 17,20 144 1412,64 2200 27,50
57. 17,30 144 1412,64 2220 27,75
58. 17,40 146 1432,26 2230 27,88
59. 17,50 146 1432,26 2250 28,13
60. 17,60 146 1432,26 2270 28,38
61. 17,70 147 1442,07 2290 28,63
62. 17,80 147 1442,07 2300 28,75
63. 17,90 148 1451,88 2310 28,88
64. 18,00 149 1461,69 2330 29,13
65. 18,10 149 1461,69 2340 29,25
66. 18,20 150 1471,50 2350 29,38
67. 18,30 150 1471,50 2370 29,63
68. 18,40 150 1471,50 2385 29,81
69. 18,50 150 1471,50 2400 30,00
70. 18,60 151 1481,31 2410 30,13
71. 18,70 151 1481,31 2430 30,38
72. 18,80 152 1491,12 2440 30,50
73. 18,90 152 1491,12 2450 30,63
74. 19,00 153 1500,93 2470 30,88
75. 19,10 153 1500,93 2490 31,13
76. 19,20 153 1500,93 2510 31,38
77. 19,30 154 1510,74 2520 31,50
78. 19,40 154 1510,74 2540 31,75
79. 19,50 154 1510,74 2550 31,88
80. 19,60 156 1530,36 2570 32,13
81. 19,70 156 1530,36 2580 32,25
82. 19,80 156 1530,36 2600 32,50
83. 19,90 156 1530,36 2610 32,63
84. 20,00 157 1540,17 2630 32,88
85. 20,50 159 1559,79 2690 33,63
86. 21,00 167 1638,27 2760 34,50
87. 21,50 165 1618,65 2830 35,38
88. 22,00 166 1628,46 2920 36,50
89. 27,00 197 1932,57 3500 43,75
90. 32,00 230 2256,30 4200 52,50
5
2.4. Opis stanu złoża w zależności od częstotliwości obrotów sprężarki n
poziom
n[Hz] Opis stanu złoża złoża
L [mm]
5,0 żadnych widocznych zmian w strukturze 105
12,9 widoczne małe pęcherzyki powietrza 106
13,0 108
13,2 112
13,3 powierzchnia złoża delikatnie faluje
13,5 113
13,8 115
pęcherzyki rozpychają cząsteczki złoża, struktura przypomina gotującą się
14,0
wodÄ™
14,6 złoże wyraz
nie faluje
14,9 widoczne duże pęcherze powietrza, złoże coraz mocniej faluje
15.3 złoże drga i faluje, jego poziom na przemian podnosi się i opada
15,7 przez złoże przepływają bardzo duże pęcherze powietrza 118
16,3 pęcherze przepływają coraz szybciej, wyrzucając cząsteczki złoża w górę
17,3 cząsteczki są wyrzucane coraz wyżej, obsypując ścianki naczynia 121
18,3 pęcherze są wielkości średnicy słupa
18,7 pęcherze powietrza wyrzucają cząsteczki nawet na wysokość 30mm
19,3 123
27,0 złoże unosi się całą objętością do góry, następnie opada 140
32,0 złoże rozwarstwia się na dwie części 170
6
2.5. Dynamika warstwy fluidalnej
"p=f(u)
2500
2000
1500
1000
S erie1
500
0
0 10 20 30 40 50 60
prędkoś ć g azu u [m/s ]
"p [N/m2]  różnica ciśnień
u [m/s] prędkość gazu
2.6. Wnioski
Prędkość spulchniania us = ok. 17,5 m/s
Prędkość krytyczna uk = ok. 19 m/s.
Pierwsza prędkość fluidyzacji u j = ok. 19 m/s, nie udało się uchwycić różnicy pomiędzy uk i u j
Za drugą prędkość fluidyzacji u należy przyjąć wartość ok. 25 m/s.
j
Przy wyższych prędkościach pojawiły się zaburzenia pracy złoża fluidalnego w postaci dużych
bąbli powietrznych, a następnie przepływ tłokowy objawiający się rozwarstwieniem złoża przy
prędkości ok. 52 m/s.
7
R óżnic a c iś nień "p [N/m^2]