Chương 9 trạng thái tầng sôi khối hạt

Khái niệm: Trong các thiết bị của ngành Công ghệ Hoá Học, thường gặp hiện tượng tương tác giữa khối hạt và dòng lưu chất chuyển qua khối hạt đó, ứng với vận tốc nào đó thì khối hạt lin

Khái niệm: Trong các thiết bị của ngành Công ghệ Hoá

Học, thường gặp hiện tượng tương tác giữa khối hạt và

dòng lưu chất chuyển qua khối hạt đó, ứng với vận tốc nào

đó thì khối hạt linh động hẳn lên, hiện tượng đó gọi là

trạng thái tầng sôi của khối hạt.

CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT

trạng thái tầng sôi của khối hạt.

Sự tác động tương hỗ giữa khối hạt và dòng lưu chất đánh giá bằng chuNn số đồng dạng Reynolds (của hạt)

υ

= µ

ρ

Re

1 CHẾ ĐỘ CHẢY

2 VẬ TỐC CÂ BẰG CỦA HẠT

Khi hạt chuyển động trong ống, hình (H 9.1) sẽ chịu các lực sau :

• Trọng lực G = mg = Vr.ρr.g; N

• Lực đNy Archimede Ar = Vr.ρ.g; N

• Lực cản môi trường F = C A ρ v ; N

2 r

2 VẬ TỐC CÂ BẰG CỦA HẠT (tt)

2

ρ A C

=

F r

Vận tốc cân bằng

Định nghĩa: “Vận tốc của dòng lưu chất theo phương

đứng đưa hạt vào trạng thái cân bằng lực, thì vận tốc đó

gọi là vận tốc cân bằng”

s / m

;

C

d g 3

4

=

v

r

r cb

ρ

ρ -ρ

Xét khi:

 v = vcb: hạt ở trạng thái lơ lửng

 v > vcb: hạt bị lôi cuốn theo dòng chảy

 v < vcb: hạt lắng xuống (xảy ra quá trình lắng)

Công thức tính vận tốc cân bằng có hệ số Cr là hệ số

2 VẬ TỐC CÂ BẰG CỦA HẠT (tt)

Công thức tính vận tốc cân bằng có hệ số Cr là hệ số trở lực của hạt

 Vùng chảy tầng:

 Vùng Alen:

 Vùng Newton – Rittinger Cr = 0,44

Re

24

Cr =

6 , 0

r

Re

5 , 18

C =

Chu$n số Archimede

Từ (9 – 3) bình phương hai vế

ρ

ρ

−

ρ

= ρ

µ

C

gd 3

4

d

Re

r

r 2

2

2 2

4) -9 (

Ar 3

4

= C

Re2 r

3 CÁC CHUẨ SỐ ĐỒG DẠNG

2 r

3

g

d Ar

µ

ρ ρ

−

ρ

=

3

r

Ở đây:

Thay Re vào

(9 – 4) tìm được

Chu$n số Lia – Sen – cô, ký hiệu LY

(ρ − ρ)

µ

ρ

=

=

r g

2 3 v LY

Ar

3 Re LY

3 CÁC CHUẨ SỐ ĐỒG DẠNG (tt)

Khi v = vcb ⇒

(ρ − ρ) µ

ρ

=

r g

2

3 cb v LY

4.1 Tính theo phương pháp tính lặp

Lần lượt như sau:

• Chọn trước giá trị v’cb

• Kế đến tính Re, sẽ tìm ra vùng nào để có Cr

• Đem Cr thế vào (9 – 3)

4 CÁC PHƯƠG PHÁP TÍH VẬ TỐC CÂ BẰNG

• Đem Cr thế vào (9 – 3)

• Nếu vcb = v’cb chính là kết quả, nếu vcb ≠ v’cb thì chọn lại v’cb và tính lặp từ đầu

hược điểm:

• Phương pháp này có nhược điểm là mất nhiều thời gian tính

4.2 Tính theo phương pháp chế độ chảy

Trình tự như sau:

• Trước hết tính Ar, nếu:

4 , 1

1

Ar

18

Ar Re

6 , 3 Ar





=

⇒

<

4 CÁC PHƯƠG PHÁP TÍH VẬ TỐC CÂ BẰNG

• Khi đã biết Re thì tính:

2 1

4 , 1

33 , 0

Ar Re

84000 Ar

9 , 13

Ar Re

84000 Ar

6 , 3













=

⇒

>













=

⇒

<

<

d

.

Re

=

vcb

ρ µ

4.3 Tính theo phương pháp đồ thị

Trình tự như sau:

• Trước tiên tính Ar, trên trục hoành đồ thị hình (H9 2) là giá trị Ar kéo đường song song với trục tung, giao điểm với đường 6 là đọc Re từ đó tính:

s / m

;

.

Re

=

• Nếu nhìn từ đường 1 sang trái sẽ có LYcb, tính theo công thức (9 – 6):

s / m

; d

=

vcb

ρ

s / m

;

g

LY

=

2

r

cb cb

ρ

ρ

-ρ µ

Click vào đây để xem hình H9 2

Ar 61

, 0 18

Ar Re

+

=

Từ:

• Khảo sát (xem hình)

5 HIỆ TƯỢG GIẢ LỎG CỦA LỚP HẠT

• Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa trở lực lớp hạt ∆p và vận tốc trung bình dòng lưu chất v

5 HIỆ TƯỢG GIẢ LỎG CỦA LỚP HẠT (tt)

I – Lớp hạt trạng thái tĩnh: điểm A gọi là điểm tới hạn,

là điểm bắt đầu chuyển hạt từ trạng thái tĩnh sang trạng thái linh động và vận tốc điểm A gọi là vận tốc tới hạn vk

II – Lớp hạt giả lòng: là các hạt ở trạng thái lơ lửng, trở lực qua lớp hạt không đổi, vận tốc tại điểm B gọi là vận lực qua lớp hạt không đổi, vận tốc tại điểm B gọi là vận tốc cân bằng của hạt và được gọi là vận tốc bắt đầu lôi

cuốn vt Trở lực vùng II tính theo:

Vùng II gọi là vùng trạng thái tầng sôi của lớp hạt, vận tốc dòng lưu chất: vk < v < vt

 III – Là vùng hạt bị lôi cuốn theo dòng chảy v > vt

( ρ − ρ )( − ε ) = ( ρ − ρ )( − ε )

=

Độ xốp ε của lớp sôi xác định theo phương trình chuNn số

Reynolds tới hạn Rek tại điểm A, hình (H9.4) cũng xác định theo phương trình chuNn số

21 , 0 2

Ar

Re 36 , 0 Re

18















=

6 TRẠG THÁI TẦG SÔI CỦA LỚP HẠT

định theo phương trình chuNn số

Đặt biệt khi ε0 = εk = 0,4 thì

Ar 22

, 5 1400

Ar

+

=

Ar

75 , 1

1 150

Ar Re

3 0

3 0

0 k

ε

+ ε

ε

−

• Từ công thức (9 – 13) và (9 – 14) ta tìm được vk

• Gọi hệ số tầng sôi là tỉ số giữa vận tốc làm việc trong thiết bị tầng sôi chia cho vận tốc tới hạn – ký hiệu Kv

k

v

v

v

k

v

Click vào đây để xem hình H9 5

Click vào đây để xem hình H9 5

Có ba dạng thiết bị tầng sôi thông dụng như sau:

Thiết bị một tầng sôi

7 CẤU TẠO THIẾT BN TẦNG SÔI

Thiết bị nhiều tầng sôi

Thiết bị tầng sôi nhiều ngăn

7 CẤU TẠO THIẾT BN TẦNG SÔI (tt)