+7 (495) 545-21-53

Библиотека

Название: СУШКА В КИПЯЩЕМ СЛОЕ
Автор: обзор
 СУШКА В КИПЯЩЕМ СЛОЕ

Псевдоожиженный слой получил свое название благодаря формальному сходству его свойств со свойствами капельной жидкости.

Если через слой твердого зернистого материала, расположенного на решетке, пропускать с определенной скоростью воздух, то слой вначале разрыхляется, а затем переходит в состояние, напоминающее кипящую жидкость, т. е. в состояние псевдоожижения (см. схемы на рис. 1).

    

Рис. 1. Характер изменения структуры зернового слоя в зависимости от скорости потока ѵ:

а — плотный слой; б - разрыхленный слой; в - начало псевдоожижения (канальный прорыв воздуха); г — первая стадия псевдоожижения: д - стадия вихревого кипения.

В псевдоожиженном состоянии слой разрыхляется и интенсивно перемешивается; благодаря этому все частицы материала омываются сушильным агентом. Вследствие интенсивного перемешивания и контакта отдельных частиц происходит выравнивание температуры в объеме слоя, что особенно важно при сушке термолабильных пищевых материалов.

Перенос тепла в аппарате с кипящим слоем обусловлен не только интенсивным движением частиц и перемешиванием слоя, но и высокой теплоаккумулирующей способностью твердой фазы по сравнению с газовой; благодаря этому в таком аппарате можно легче регулировать температуру материала. Еще в большей мере на нагрев материала влияет значительно большая теплопроводность кипящего слоя по сравнению с теплопроводностью плотного слоя.

В сушилке с кипящим слоем может быть совмещена сушка с транспортировкой материала подобно тому, как это имеет место в пневмосушилке, причем расход энергии на перемещение материала в кипящем слое значительно меньше, чем при пневмотранспорте. Принцип кипящего слоя позволяет значительно упростить и интенсифицировать процесс сушки при значительном сокращении габаритов сушильного аппарата по сравнению, например, с ленточными сушилками, аппаратами шахтного типа и др.

Процесс сушки в кипящем слое может быть полностью автоматизирован.

Вместе с тем, при сушке пищевых продуктов в кипящем слое возникает н ряд трудностей, обусловленных, с одной стороны, высокой скоростью процесса, а с другой — специфическими особенностями пищевых продуктов как объектов сушки. Из этих особенностей отметим, например, высокую термочувствительность и влагоинерционность. Характеристикой влагоинерционности материала является число Лыкова:

Luт/а,       (1)

где ат — коэффициент диффузии влаги в материале; а —коэффициент температуропроводности.

Для большинства термолабильных пищевых материалов инерционность поля влажности значительно больше инерционности температурного поля. Этим обусловливается известная трудность термической обработки таких материалов в кипящем слое. Она заключается в том, что интенсификация процесса ограничивается опасностью перегрева материала до температуры, превышающей предельно допустимую температуру.

Очевидно, процесс сушки термолабильных материалов должен осуществляться в условиях, при которых в данных материалах не могут возникнуть необратимые изменения, нередко приводящие к резкому ухудшению их качества.

Таким образом, режим процесса и конструкция сушильной установки обусловливаются технологическими свойствами материалов.

При сушке пищевых продуктов в кипящем слое особенно важно обеспечить устойчивый режим псевдоожижения с интенсивным перемешиванием материала во всем объеме. Не менее важное значение имеют рациональное аппаратурное оформление процесса и правильный выбор режима сушки, увязанные с кинетикой процесса и изменением технологических свойств материалов.

 

I. КЛАССИФИКАЦИЯ СУШИЛЬНЫХ УСТАНОВОК С КИПЯЩИМ СЛОЕМ МАТЕРИАЛА

Технические способы осуществления процесса сушки в кипящем слое и конструкции сушильных установок весьма разнообразны. В табл. I приведена схема классификации сушилок но ряду основных признаков.

  

    

Характеристика сушилок по режиму работы. По этому признаку сушилки подразделяются на три основные группы: периодического, непрерывного и полунепрерывного действия. В сушилках периодического действия загрузка материала производится периодически, и по окончании каждого цикла сушилка полностью разгружается. Влажность высушиваемого материала и параметры сушильного агента меняются в каждом сечении аппарата во времени.

Достоинствами сушилок периодического действия являются простота конструкции и возможность регулирования режима сушки путем подачи сушильного агента с различными параметрами на разных этапах сушки в соответствии с требованиями оптимального режима. Кроме того, в сушилке периодического действия время пребывания каждой отдельной частицы материала в объеме аппарата строго определенное; поэтому в такой сушилке можно получить равномерный по влажности продукт/и материал не перегревается до температуры, превышающей предельно допустимую.

В сушилках непрерывного действия загрузка и выгрузка материала происходят непрерывно, и в каждой точке аппарата влажность материала и параметры сушильного агента остаются во времени постоянными.

Достоинствами сушилок непрерывного действия являются: более полное использование объема сушильной камеры (отсутствие простоев при загрузке и выгрузке материала); лучшие условия для контроля и автоматизации регулирования процесса; возможность использования их в поточных технологических линиях. Кроме того, эти сушилки не требуется периодически прогревать, поэтому расход тепла для этих сушилок меньше. Недостатками некоторых конструкций сушилок непрерывного действия являются неравномерный нагрев и неравномерная сушка материала.

В сушилках полунепрерывного действия загрузка и выгрузка материала производятся непрерывно, но сушка материала производится по принципу периодического процесса. Таким образом, в них используются преимущества сушилок непрерывного и периодического действия.

Характеристика сушилок но режиму сушки. По этому признаку сушилки с кипящим слоем подразделяются на три группы: сушилки с постоянным режимом сушки, с переменным режимом и цикличным (осциллирующим) режимом сушки.

В сушилках с постоянным режимом сушки основные режимные параметры (температура, влажность и скорость сушильного агента, поступающего в слой) поддерживаются постоянными в течение всего процесса сушки. Сушилки с постоянным режимом сушки наиболее просты в* конструктивном и эксплуатационном отношениях, однако при таком режиме трудно получить высушенный продукт высокого качества.

В сушилка с переменным режимом сушки основные режимные параметры изменяются по ходу процесса сушки, причем регулирование параметров может быть плавным либо ступенчатым.

Плавное регулирование режима сушки проще всего обеспечивается в сушилках периодического действия. В сушилках непрерывного действия переменный режим сушки достигается путем подачи в каждую зону сушилки сушильного агента с различными параметрами.

В сушилках с цикличным (осциллирующим) режимом сушки высушиваемый материал периодически нагревается и охлаждается. При сушке пищевых продуктов в кипящем слое такой режим является наиболее предпочтительным.

Характеристика сушилок по виду высушиваемого материала. По этому признаку сушилки подразделяются на три группы: для сушки зернистых материалов (зерно, солод, сахар-песок, крупа* и др.); для сушки пастообразных материалов (овощные и фруктовые пюре, пасты и др.); для сушки жидких материалов (молоко, кровь, дрожжи и др.).

Характеристика сушилок по способу подвода тепла. По этому признаку сушилки с кипящим слоем подразделяются на сушилки с конвективным и комбинированным теплоподводом.

В сушилках с конвективным теплоподводом тепло, необходимое для испарения влаги из материала, передается от сушильного агента к материалу путем конвекции. В сушилках с комбинированным теплоподводом тепло, необходимое для испарения влаги из материала передается ему конвективно-кондуктивным или конвективно-радиационным способом.

Характеристика сушилок по конструкции сушильной камеры.

По этому признаку сушилки с кипящим слоем подразделяются на камерные, конвейерные, ротационные, шнековые, вибрационные.

Наибольшее распространение имеют камерные сушилки, в которых кипящий слой материала образуется на неподвижной газораспределительной решетке. В сушилках конвейерного типа высушиваемый материал загружается на движущуюся сетку, под которую подается сушильный агент.

В ротационных сушилках кипящий слой материала секционируется лопастями вращающегося ротора, при этом вращение ротора может быть непрерывным или периодическим.

В шнековых сушилках кипящий слой материала образуется в канале с сетчатым днищем. В канале установлен винтовой транспортер, который перемещает высушиваемый материал. Кроме того, этот транспортер обеспечивает дополнительное разрыхление зернового слоя, что создает условия для равномерного и устойчивого кипения слоя на всей длине канала. Вместе с тем, механические приспособления усложняют конструкцию и эксплуатацию установок.

В вибрационных сушилках кипящий слон материала образуется на газораспределительной решетке за счет совместного действия воздушного потока и механических колебаний решетки.

Характеристика сушилок по количеству секций. По этому признаку сушилки с кипящим слоем подразделяются на однокамерные и многокамерные. Однокамерные сушилки наиболее просты по конструкции, лучше всего поддаются автоматизации. Однако в большинстве случаев для сушки пищевых продуктов они непригодны из-за неравномерного нагрева и сушки материала.

Многокамерные сушилки позволяют получить высушенный продукт более высокого качества. Они бывают с последовательным движением материала и подачей свежего сушильного агента в каждую камеру и ступенчато-противоточные—с движением материала и сушильного агента противотоком.

Сушилки с последовательным движением материала разделены на секции вертикальными перегородками. В некоторых случаях каждая секция представляет собой отдельный аппарат. Чаще же всего секции расположены одна над другой. Во всех случаях материал проходит последовательно через все секции, а сушильный агент подается в каждую секцию. В аппаратах с последовательным движением материала сушильная способность воздуха используется неполностью; сушка происходит при жестком режиме. Это ускоряет процесс, но увеличивает расход воздуха и тепла. Применение аппаратов этого типа может быть оправдано лишь для высушивания материалов, содержащих, внутреннюю влагу, удаление которой определяется внутридиффузионным сопротивлением и требует длительного времени, а также для высушивания термочувствительных материалов, для которых необходимо применять осциллирующие режимы сушки..

Ступенчато-противоточные многокамерные сушилки применяются для материалов с малой влагопроводностью, при сушке которых на поверхности может образоваться «сухой» слой, что препятствует перемещению влаги и может привести к образованию трещин. В сушилках этого типа влажный материал подается в верхнюю секцию и выводится снизу, сушильный агент подается в нижнюю секцию и выводится сверху аппарата. При этом отработавший сушильный агент имеет высокую степень насыщения и содержит, минимальное количество ныли. Недостатком таких сушилок является повышенное гидравлическое сопротивление.

Характеристика сушилок по способу перемещения материала, По этому признаку сушилки с кипящим слоем подразделяются на сушилки с самопроизвольным перемещением и с принудительным перемещением высушиваемого материала.

В сушилках с самопроизвольным перемещением материала вследствие интенсивного перемешивания слон время пребывания отдельных частиц в объеме аппарата значительно отличается от среднего его значения. Это приводит к неравномерному нагреву и высушиванию материала.

Для создания упорядоченного, направленного перемещения кипящего слоя необходимо, чтобы при восходящем движении газа сыпучий материал равномерно перемещался по газораспределительной решетке п горизонтальном направлении от места загрузки к месту его выгрузки. Это достигается при соответствующей конструктивной форме сушильной камеры.

Лучшие результаты по равномерности сушки могут быть получены в аппаратах с принудительным направленным перемещением высушиваемого материала по газораспределительной решетке.

Характеристика сушилок по форме сушильной камеры. По этому признаку сушилки подразделяются на аппараты с постоянным и с расширяющимся по высоте сечением. Эти сушилки обоих типов могут быть как круглыми, так и прямоугольными.

* * *

Приведенная классификация сушильных установок с кипящим слоем свидетельствует о большом их разнообразии. Вместе с тем, как будет показано ниже, для каждого конкретного материала, имеющего свои специфические свойства как объект сушки, приемлема лишь вполне определенная конструкция сушильной установки с определенным гидродинамическим и тепловым режимом сушки.

Реакторы КС (кипящего слоя) как правило, имеют форму цилиндра с одной и несколькими решетками (полками), над которыми размещены слои твердого зернистого материала. При обработке сильно noлидисперсных материалов целесообразно применять реакторы в форме усеченного конуса. В таких реакторах наиболее крупные частицы находятся во взвешенном состоянии в нижней узкой части конуса, а более мелкие пульсируют в верхней расширенной части слоя. Применяются также цилиндро-конические аппараты, в верхней расширенной части которых происходит выделение выброшенных частиц из газового потока и возвращение их в слой. Впрочем при псевдоожижении полидисперсных (полиплотностных) материалов, несмотря на наличие расширенной верхней части аппарата, значительная или большая доля частиц может уноситься из аппарата. Так происходит при обжиге флотационных концентратов сульфидов металлов, дисперсность частиц которых колеблется от 0,02 до 1,00 мм, а плотность в процессе обжига может понижаться в два раза. Уносимые частицы отделяются от газового потока в сепараторах различного типа (циклонах, электрофильтрах и т. п.). Прохождение газа в крупных пузырях (пустотах) без достаточного контакта с основной массой зернистого материала является наиболее существенным недостатком КС, понижающим его эффективность. Разработаны различные типы насадок, введение которых в слои способствует разбиванию крупных пузырей и уменьшает степень перемешивания элементов слоя. Такой слой, в отличие от свободного, называется организованным.

Метод кипящего слоя широко используется в промышленности для проведения процессов катализа, сушки, кристаллизации, грануляции, прокаливания, обжига, газификации и пиролиза топлива, адсорбционно-десорбционных процессов и т. п.

Находят применение аппараты КС для синтеза и разложения солей, в том числе фосфатов, сульфатов, хлоридов. В котельных установках интенсифицируют процессы теплоотдачи путем сжигания жидкого и газообразного топлива в КС инертного материала с погруженными в него кипятильными трубами парогенератора. Кроме того, в КС инертного материала можно сжигать жидкие отходы, содержащие значительные количества органических веществ. Погружая нагретые фасонные металлоизделия в КС частичек полимерных материалов, наносят на сложную поверхность изделий тонкие защитные и декоративные слон.

Аппараты КС используются для нагревания и охлаждения как газов, так и твердых сыпучих материалов, для смешения различных веществ (составления шихт) и для выделения пыли из зернистых материалов. Исследуется возможность применения КС в других производственных операциях, в которых могут быть использованы его преимущества относительно других способов контакта газов с твердыми сыпучими материалами.

Турбулизация двухфазной системы в КС обеспечивает весьма интенсивный тепло- и масообмен между фазами и практическое постоянство температур во всем объеме слоя. Высокая эффективная теплопроводность и, соответственно, изотермичность КС особенно важны для проведения обратимых и консекутивных реакций, а также для интенсивного отвода теплоты из слоя с помощью малогабаритных теплообменных элементов.(Последовательные (консекутивные) реакции – это реакции, протекающие таким образом, что продукт одной стадии является реагентом для другой.

Весьма наглядны преимущества аппаратов КС перед аппаратами фильтрующего слоя. Так, в шахтных печах и контактных аппаратах, а также в полочных и трубчатых аппаратах с неподвижным слоем зернистого материала (например, катализатора) невозможно применять мелкозернистый материал из-за резкого возрастания гидравлического сопротивления, а в КС измельчение твердого материала приводит к возрастанию скорости межфазных процессов без изменения гидравлического сопротивления или даже с уменьшением его. В КС можно перерабатывать запыленные газы, для которых не может быть применен фильтрующийся слой. Решающее значение для ряда процессов имеет текучесть зернистого материала в КС.

При наличии преимуществ КС перед другими методами взаимодействия газов с твердыми веществами применение его ограничено, а в ряде процессов и невозможно до тех пор, пока не будут преодолены возникающие на практике трудности. Так, в свободном КС пузыри, появляющиеся на расстоянии нескольких сантиметров от газораспределительной решетки, быстро возрастают по высоте слоя. Массо- и теплообмен между газом, заключенном в пузырях, и твердым зернистым материалом по мере роста пузырей сильно снижается, т. е. скорость процесса уменьшается. Поэтому высокие слои нерентабельны. Приходится секционировать аппарат полка ми или применять насадки; то и другое усложняет конструкцию аппарата, увеличивает металлоемкость, удорожает эксплуатацию.

Перемешивание в КС приводит к некоторому снижению движущей силы технологических процессов, осуществляемых в нем, по сравнению со средними значениями движущей силы при режимах вытеснения в аппаратах с неподвижным слоем или с движущимся противоточно плотным слоем материала.

Значительное перемешивание зернистого материала наряду с положительным эффектом выравнивания температуры одновременно приводит к неодинаковому времени пребывания частиц в объеме КС при непрерывной их подаче и выгрузке из аппарата, следствием чего является различная степень обработки отдельных порций выгружаемого из аппарата материала. Это существенно для процессов, в которых желательна равномерная степень обработки дисперсного материала, или в тех случаях, когда излишнее время экспозиции частиц приводит к нежелательным эффектам, например к термическому разложению пересушенного и перегретого материала, переукрупнению кристаллов и т. п.

Истирание части твердого материала вызывает унос его в виде пыли, обусловливает необходимость очистной аппаратуры, габариты которой обычно превышают размеры собственно КС, приводит к потерям ценных веществ и загрязнению ими продукции, получаемой из газовой фазы. В КС истираются также конструктивные элементы аппаратов.

Для равномерного распределения газа по сечению слоя необходимы решетки с малым свободным сечением (1,5—2,0%), что вызывает рост гидравлического сопротивления в многополочных аппаратах и увеличивает вероятность забивания отверстий решетки.

Отдельные недостатки аппаратов КС уменьшаются или снимаются путем применения других видов взвешенного слоя, прежде всего фонтанирующего. Аппарат фонтанирующего слоя представляет собой усеченный конус. Газ проходит в основном в центральной зоне, составляющей лишь около 10 % объема всего слоя. Зерна увлекаются струей газа и выбрасываются фонтаном в расширенную часть аппарата, где теряют скорость, а затем сравнительно медленно опускаются вниз в периферийной зоне. Пройдя до нижней узкой части аппарата зерна вновь подхватываются струей газа и поднимаются вверх. В аппаратах фонтанирующего слоя можно не устанавливать распределительную решетку, так как скорость газа в нижней узкой части конуса выше скорости начала взвешивания. Это дает возможность использовать аппараты фонтанирующего слоя для особо высокотемпературных процессов и при переработке агрессивных сред, т. е. в тех случаях, когда неприменимы металлические решетки. Фонтанирующий слой позволяет обрабатывать полидисперсные материалы с меньшим уносом, чем в аппаратах КС, однако он имеет и специфические недостатки, прежде всего малую долю активной зоны. Конусные аппараты имеют малую мощность, и поэтому аппарат большой производительности конструируют из длинных коробов с днищем треугольного сечения, в нижней части которого расположены щелевые отверстия для входа газа.

Имеются и другие виды фонтанирующего слоя, в том числе с тангенциальным вводом газа в аппарат с днищем корытообразного типа. Газ подается в днище снизу тангенциально с таким расчетом, чтобы движение зернистого материала происходило вращательно: по одной стороне аппарата — восходящим потоком, а по другой — нисходящим.

Виброкипящий слой получают в аппаратах КС с вибрирующими поверхностями в слое. Благодаря вибрации усиливается перемешивание материала и уменьшаются размеры пузырей.

Применяются также аппараты с закрученными потоками различного типа, в том числе вихревые.

При увеличении скорости газа выше второй критической, т. е. скорости уноса зерен, цилиндрические аппараты типа кипящего слоя превращаются в аппараты с восходящим потоком мелкозернистого материала (потоком взвеси). Обычно такие аппараты - это высокие полые трубы, не имеющие решеток. Такие аппараты целесообразны при возможности и необходимости кратковременного пребывания мелкозернистого материала в потоке контактирующего с ним газа, например при пиролизе, окислении, гидрировании на катализаторе, быстро теряющем активность и сравнительно легко регенерируемом.

 
Общая характеристика кипящего слоя

Сущность процесса псевдоожижения состоит в том, что при продувании слоя зернистого материала восходящим потоком газа при определенной скорости газа, называемой критической скоростью, слой переходит в полувзвешенное состояние и приобретает свойства текучести. В этом состоянии расстояние между отдельными частицами увеличивается настолько, что на перемещение их требуются значительно меньшие затраты энергии, чем в случае, если бы слои не был взвешен потоком газа. По своей подвижности кипящий слой зернистого материала напоминает вязкую жидкость. Давление его на газораспределительную решетку примерно равно произведению высоты слоя на массовую концентрацию твердой фазы.

Для кипящего слоя скорость ожижающего агента является параметром, аналогичным температуре капельной жидкости. Подобно тому, как плотность капельной жидкости уменьшается с ростом температуры вследствие увеличения межмолекулярных расстояний, плотность кипящего слоя уменьшается с ростом скорости газа в результате увеличения расстояния между частицами или, другими словами, увеличения свободного объема. Этим же объясняется и уменьшение вязкости кипящего слоя с увеличением скорости газа. Процесс плавления твердого тела требует затраты определенного количества энергии (теплота плавления); точно так же для процесса псевдоожижения требуется затрата определенного количества энергии. Ее можно назвать энергией псевдоожижения.

Отмечается также аналогия между взаимной растворимостью капельных жидкостей и смешиваемостью твердых частиц в кипящем слое. При псевдоожижении двух видов твердых частиц, значительно отличающихся размерами или плотностью, в кипящем слое образуются две зоны, из которых верхняя содержит преимущественно мелкие (легкие), а нижняя — крупные (тяжелые) частицы.

Следует заметить, что кипящий слой подобен капельной жидкости только в состоянии спокойного псевдоожижения, когда слой однороден и газ фильтруется с одинаковой скоростью по всему сечению слоя, бед образования пузырей и каналов. Начиная с некоторой скорости, часть газа проходит через слой в виде пузырей — псевдоожижение становится неравномерным. Максимальная скорость однородного псевдоожижения зависит от свойств твердых частиц и от конструкции аппарата. Так есть примеры, когда неоднородное псевдоожижение наступало при значениях числа псевдоожижения1 1,5—3. 1 Числом псевдоожижения называется отношение ѵ/ѵкр , где ѵ—скорость потока и ѵкр — критическая скорость потока, при которой слой переходит в псевдоожиженное состояние)

Гидродинамика кипящего слоя наиболее наглядно описывается кривой псевдоожижения, представляющей собой зависимость между скоростью газа и сопротивлением слоя материала, количество которого на решетке остается неизменным.

На рис. 2 и 2а приведены кривые псевдоожижения зерна пшеницы и гороха, полученные авторами экспериментальным путем Приведенные графики идентичны классической кривой псевдоожижения зернистого материала с частицами неправильной геометрической формы.

 

 

 

 

Исследование проводилось на экспериментальной установке при продувании зернового слоя восходящим потоком холодного воздуха.

Псевдоожиженный слой зерна образовывался в цилиндрической стеклянной камере диаметром 150 мм и высотой 1400 мм с газораспределительной решеткой, выполненной из шелковой ткани, с. размером отверстий 0,83x0,92 .и.н2 н живым сечением около 70%. Воздух подводился от вентилятора через дроссельную заслонку и измерительное сопло. Перепад давления, создаваемый соплом, измеряли микроманометром типа ММН. Сопротивление зернового слоя определяли по разности между давлениями перед рабочей камерой и на выходе из нее. Сопротивление сетки при этом не принималось в расчет, поскольку в исследуемом диапазоне скоростей воздуха оно пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением слоя зерна.

Для измерения давлений но высоте слоя использовалась пневмометрическая трубка с диаметром рабочей части 3 мм. Глубина погружения трубки и высота слоя отмечались по шкале на прозрачной стенке камеры.

В процессе проведения опытов измеряли начальную высоту слоя, массу засыпанного материала и его влажность. При каждой фиксированной скорости воздушного потока проводились измерения сопротивления слоя и визуальные наблюдения за характером движения и перемешивания зерен. При исследовании структуры псевдоожиженного слоя проводилось его зондирование пневмометрической трубкой по всей высоте и измерение давлений через каждые 25 мм при различных условиях опыта.

Экспериментальные исследования, проведенные с зернами различной влажности, формы и размеров, позволяют следующим образом описать картину возникновения и развития псевдоожижения (рис-3).

 

В самом начале продувания зерновой слой остается спокойным и сопротивление его возрастает пропорционально скорости воздуха в степени п (участок ОА). Но мере увеличения скорости воздуха подъемная сила потока, действующая на зерно, возрастает настолько, что взаимное давление зерен одного на другое исчезает. Вследствие неправильной формы зерен обычно центр приложения подъемной силы не совпадает с центром их тяжести. Возникающий вращающий момент поворачивает зерна, происходит ориентация их по направлению потока воздуха. Слой начинает разрыхляться — как бы набухать (участок АВ). При скорости ѵkpсопротивление слоя достигает максимального значения; при дальнейшем незначительном увеличении скорости, как правило, наблюдается падение сопротивления, вызванное образованием каналов, через которые прорывается часть воздуха. Образование каналов обусловливает некоторое увеличение скорости воздуха при уменьшающемся сопротивлении слоя.

     

Рис. 3. Диаграмма состояния дернового слоя в зависимости от скорости потока ѵ (ѵ р—скорость разрыхления; vкр— критическая скорость; ѵ ''кип—начало первой стадии псевдоожижения; ѵ 'кип напало стадии вихревого кипения).

Таким образом, в начале псевдоожижения наблюдается некоторая «переходная зона», характерная неоднородностью структуры слоя и неустойчивостью его «кипения». На этой стадии псевдоожижения в слое возникают лишь отдельные фонтаны бурного кипения, большая же часть зерна' остается почти неподвижной. При незначительном уменьшении скорости потока кипение вовсе прекращается либо сохраняется не по всей высоте слоя, а лишь в верхней части его. В связи с этим такой гидродинамический режим не может быть рекомендован для работы сушильных установок.

Скорость воздуха ѵ'кип, соответствующая минимальному сопротивлению псевдоожиженного слоя (точка С), принята за начало первой стадии псевдоожижения.

Постепенное увеличение скорости воздуха до величины, превышающей ѵ'кип, способствует возникновению все новых очагов кипения; при этом интенсивность движения зерен в слое возрастает, повышается равномерность кипения. Сопротивление слоя несколько возрастает (участок CD) и далее практически остается постоянным. Скорость воздуха v''киппринята за начало второй стадии псевдоожижения — стадии вихревого кипения.

продолжение

Назад