Fluidyzacja to operacja polegająca na utrzymaniu złoża MR w stanie intensywnej cyrkulacji (mieszania cząstek), spowodowanej przepływającym przez złoże gazem (fluidyzacja gazowa) bądź cieczą (fluidyzacja ciekła).

Warunek fluidyzacji- warunkiem uzyskania stanu fluidalnego jest przekroczenie pewnej prędkości przepływu płynu przez złoże, tzw. Prędkości krytycznej fluidyzacji (w_kr). Złoże nieruchome MR przechodzi wówczas w stan fluidalny (intensywnego mieszania cząstek), który charakteryzuje się bardzo korzystnymi cechami: w warunkach krytycznych równoważą się 1) parcie płynu p=∆p_krA, ciężar pozorny złoża Gp= Ah_kr(1-Ɛ_kr)(ƿ₀-ƿ)g.

Własności złoża fluidalnego:

•Płynność złoża- ułatwia jego regenerację (kraking katalityczny)

•Możliwość zmiany porowatości (uzyskanie optymalnego „stężenia” złoża)

•Równomierna temperatura w całej objętości złoża (ważne dla procesów wrażliwych na zmiany temperatury.

•Duża intensywność przebiegu procesów wymiany ciepła i masy (duże współczynniki)

•Duża powierzchnia czynna złoża (kontaktu międzyfazowego)

•Intensywne odnawianie powierzchni kontaktu międzyfazowego.

Zastosowanie fluidyzacji: kraking katalityczny, suszenie materiałów wrażliwych na wysoką temperaturę, malowanie farbami proszkowymi, zamrażanie produktów spożywczych (mrożonki)

ODPYLANIE

GRAWITACYJNE ODPYLANIE GAZÓW (w komorach osadczych)-polega na osadzaniu cząstek pyłu podczas ich przepływu przez komorę. Wskutek wzrostu przekroju przepływ w komorze, maleje prędkość gazu (burzliwość przepływu) i cząstki pyłu opadają na dno komory.

ODPYLANIE SIŁAMI BEZWŁADNOŚCI – odpylanie w cyklonach. Zastosowanie siły bezwładności (odśrodkowej) pozwala usuwać cząstki o wielkości >5μm. Urządzenia wykorzystujące tę siłę noszą nazwę cyklonów.

METODY SPECJALNE ODPYLANIA (do usuwania b. drobnych cząstek lub kropel):

Odpylanie mokre-polega na zetknięciu gazu z cieczą. Cząstki fazy stałej wiązane są siłami napięcia powierzchniowego cieczy. Dolna granica odpylania 0,1μm.

Metody kontaktu obejmują:

-barbotaż? przepływu pęcherzyków gazu przez warstwę cieczy

-rozpylanie(atomizacja cieczy): przepływ deszczu kropel przez nieruchomą lub będącą w przepływie fazę gazową

-kolumny wypełnione (z wypełnieniem stacjonarnym i ruchomym): przeciwprądowy przepływ gazu i cieczy przez warstwę wypełnienia w aparacie pionowym

-kolumny z wypełnieniem stacjonarnym zwilżonym olejem

Filtracja gazowa-wykorzystuje przegrody filtrujące wykonane z włókien wełnianych, bawełnianych, tworzyw sztucznych, papieru. Dolna granica odpylania 0,1μm.

Odpylanie ultradźwiękami- ziarna lub krople występujące w aerozolach wykorzystują tendencję do samorzutnej aglomeracji w większe zespoły. Szybkość aglomeracji zależy od stężenia aerozolu tzn liczby ziaren lub kropel w jednostce objętości. Zastosowanie ultradźwięków pozwala wytworzyć lokalne zagęszczenie aerozolu co znacznie przyspiesza aglomerację. Aglomeraty mogą być następnie usunięte normalnymi metodami.

Odpylanie elektrostatyczne- do odpylania spalin z kominów. Jeśli cząsteczki pyłu naładowane elektrycznie n-ładunkami elektrycznymi, znajdują się w polu elektrostatycznym o natężeniu E, wówczas działać będzie na nią siła Fe=e*n*E, która może być wielokrotnie większa od siły bezwładności (w cyklonach) zwłaszcza dla cząstek o bardzo małej masie.

Ponieważ odpylane cząstki mają niewielkie rozmiary, przyjmuje się laminarny charakter ich ruchu.

Siła oporu ośrodka (Stokesa): R=3πμd_pw_r

Siła elektrostatycznego przyciągania: Fe=enE

W warunkach pracy filtru: Fe=R

Ene=3πμd_pw_r

$$w_{r} = \frac{E \bullet n \bullet e}{3\text{πμ}d_{p}}$$

dla cyklonu:

$$w_{r} = \frac{w^{2} \bullet \rho_{s} \bullet d_{p}^{2}}{18\mu_{r}}$$

Prędkośc opadania grawitacyjnego

Bilans mas dzialajacych na czastke poruszajaca sie w płynie

(rys)

G=R+W

$\frac{\text{πd}_{p}^{3}}{6}$ρ_sg=ξ$\frac{w_{\text{op}}^{2}\text{ρπd}_{p}^{2}}{2\ \ \ 4}$+$\frac{\text{πd}_{p}^{3}}{6}$ρg

w_op=$\sqrt{\frac{{4d}_{p}{(\rho}_{s} - \rho)g}{3\ \xi\rho}}$

Wyznaczanie w_op przy nieznanym charakterze ruchu

Metoda wykorzystująca liczbę Archimedesa Ar=$\frac{{d_{p}^{3}(\rho}_{s} - \rho)\rho g}{\mu^{2}}$

1. Opadanie laminarne

ξ=$\frac{4}{3}\frac{d_{p}{(\rho}_{s} - \rho)g}{w_{\text{op}}^{2}\rho}$

ξ=24/Re

ξRe²=$\frac{4}{3}\frac{{d_{p}^{3}(\rho}_{s} - \rho)\text{ρg}}{\mu^{2}}$=$\frac{4}{3}$Ar

ξRe²=$\frac{24}{\text{Re}}$Re²24Re=$\frac{4}{3}$Ar

Re=$\frac{\mathbf{\text{Ar}}}{\mathbf{18}}$=$\frac{\mathbf{w}_{\mathbf{\text{op}}}^{\mathbf{2}}\mathbf{\text{ρd}}_{\mathbf{p}}^{}}{\mathbf{\mu}}$ w_op dla Ar<9 (r. Stokesa)

2. Opadanie burzliwe:

ξ=0,44

Re=1,74$\sqrt{\mathbf{\text{Ar}}}$ dla Ar>82500 (r.Newtona)

3.Opadanie przejsciowe

ξ= $\frac{18,5}{\text{Re}^{0,6}}$

^Re=($\frac{\mathbf{\text{Ar}}}{\mathbf{13,9}}\mathbf{)}$^0,714 dla 9<Ar<82500 (r. Allena)

Opadanie laminarne (ξ=24/Re)

w_op=$\sqrt{\frac{{4d}_{p}{(\rho}_{s} - \rho)g}{3\ \xi\rho}} = \sqrt{\frac{4}{3}\frac{d_{p}{(\rho}_{s} - \rho)gw_{\text{op}}d_{\text{pρ}}}{24\mu\rho}}$

w_op²=$\frac{{d_{p}^{2}(\rho}_{s} - \rho)gw_{\text{op}}}{18\mu}$

w_op=$\frac{{d_{p}^{2}(\rho}_{s} - \rho)g}{18\mu}$ silnie zalezy od ruchliwosci cząstki

r. Stokesa 10^-4<Re<0,4 (0,5)

Opadanie burzliwe (ξ=0,44)

w_op=$\sqrt{\frac{4}{3}\frac{d_{p}{(\rho}_{s} - \rho)g}{0,44\ \rho}}$

_\w_op=1,74 $\sqrt{\frac{d_{p}{(\rho}_{s} - \rho)g}{\ \rho}}$ _{silnie zalezy od wielkosci czastki}

r Newtona 10³<Re<2*10⁵

Opadanie przejsciowe ξ= $\frac{18,5}{\text{Re}^{0,6}}$

w_op=$\sqrt{\frac{{4d}_{p}{(\rho}_{s} - \rho)g}{3\ \text{ξρ}}}$

w_op=0,78$\frac{d_{p}^{1,14}{(\rho_{s - \rho})}^{0,713}}{\rho^{0,286}\mu^{0,428}}$

r. Allena (0,4) 0,5 <re<10³