Slide Chương 9 Trạng thái tầng sôi khối hạt (Môn Quản trị thiết bị vật liệu rời)

Khái niệm: Trong các thiết bị của ngành Công Nghệ 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. Sự tác động tương hỗ giữa khối hạt và dòng lưu chất đánh giá bằng chuẩn số đồng dạng Reynolds (của hạt) υ = µ ρ = vdvd Re CHƯƠNG 9: TRẠNG THÁI TẦNG SÔI KHỐI HẠT CHƯƠNG 9: TRẠNG THÁI TẦNG SÔI KHỐI HẠT 1. CHẾ ĐỘ CHẢY 1. CHẾ ĐỘ CHẢY 2. VẬN TỐC CÂN BẰNG CỦA HẠT 2. VẬN TỐC CÂN BẰNG CỦA HẠT  Khi hạt chuyển động trong ống, hình (H 9.1) sẽ chịu các lực sau : • Trọng lực G = mg = V r .ρ r .g; N • Lực đẩy Archimede Ar = V r .ρ.g; N • Lực cản môi trường N; 2 v .ρ.A.C=F 2 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 2. VẬN TỐC CÂN BẰNG CỦA HẠT (tt) 2. VẬN TỐC CÂN BẰNG CỦA HẠT (tt)  Xét khi:  v = v cb : hạt ở trạng thái lơ lửng  v > v cb : hạt bị lôi cuốn theo dòng chảy  v < v cb : hạt lắng xuống (xảy ra quá trình lắng)  Công thức tính vận tốc cân bằng có hệ số C r là hệ số trở lực của hạt  Vùng chảy tầng:  Vùng Alen:  Vùng Newton – Rittinger C r = 0,44 Re 24 C r = 6,0 r Re 5,18 C = 2. VẬN TỐC CÂN BẰNG CỦA HẠT (tt) 2. VẬN TỐC CÂN BẰNG CỦA HẠT (tt)  Chuẩn số Archimede ( ) 2 r 3 g.d Ar µ ρρ−ρ = Từ (9 – 3) bình phương hai vế ( ) ρ ρ−ρ = ρ µ .C gd . 3 4 .d .Re r r 22 22 4)-9(Ar 3 4 =C.Re r 2 Ở đây: Thay Re vào (9 – 4) tìm được 3. CÁC CHUẨN SỐ ĐỒNG DẠNG 3. CÁC CHUẨN SỐ ĐỒNG DẠNG  Chuẩn số Lia – Sen – cô, ký hiệu LY ( ) ρ−ρµ ρ = = r g 23 v LY Ar 3 Re LY Khi v = v cb ⇒ ( ) ρ−ρµ ρ = r g 2 3 cb v LY 3. CÁC CHUẨN SỐ ĐỒNG DẠNG (tt) 3. CÁC CHUẨN SỐ ĐỒNG DẠNG (tt) 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 C r • Đem C r thế vào (9 – 3) • Nếu v cb = v ’ cb chính là kết quả, nếu v cb ≠ v ’ cb thì chọn lại v ’ cb và tính lặp từ đầu. Nhược điểm: • Phương pháp này có nhược điểm là mất nhiều thời gian tính 4. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH VẬN TỐC CÂN BẰNG 4. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH VẬN TỐC CÂN BẰNG 4.2. Tính theo phương pháp chế độ chảy Trình tự như sau: • Trước hết tính Ar, nếu: • Khi đã biết Re thì tính: 2 1 4,1 1 33,0 Ar Re84000Ar 9,13 Ar Re84000Ar6,3 18 Ar Re6,3Ar       =⇒>       =⇒<< =⇒< d. .Re =v cb ρ μ 4. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH VẬN TỐC CÂN BẰNG 4. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH VẬN TỐC CÂN BẰNG 4.3. Tính theo phương pháp đồ thị s/m; d. .Re =v cb ρ μ ( ) s/m; g LY =v 3 2 rcb cb ρ ρ-ρμ [...]... BỊ TẦNG SÔI Có ba dạng thiết bị tầng sôi thông dụng như sau:  Thiết bị một tầng sôi 7 CẤU TẠO THIẾT BỊ TẦNG SÔI (tt) 7 CẤU TẠO THIẾT BỊ TẦNG SÔI (tt)  Thiết bị nhiều tầng sôi 7 CẤU TẠO THIẾT BỊ TẦNG SÔI (tt) 7 CẤU TẠO THIẾT BỊ TẦNG SÔI (tt)  Thiết bị tầng sôi nhiều ngăn 8 BÀII TẬP 8 BÀ TẬP Bài 1 Hạt thạch anh hình cầu d = 0,9mm, ρr = 2659kg/m3 chịu... 0 Ar (9 – 14) Ar Đặt biệt khi ε0 = εk = 0,4 thì Re k = 1400 + 5,22 Ar 6 TRẠNG THÁII TẦNG SÔI CỦA LỚP HẠT (tt) 6 TRẠNG THÁ TẦNG SÔI CỦA LỚP HẠT (tt) • 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 v Kv = vk 7 CẤU TẠO THIẾT BỊ TẦNG SÔI 7 CẤU... 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 6 TRẠNG THÁII TẦNG SÔI CỦA LỚP HẠT 6 TRẠNG THÁ TẦNG SÔI CỦA LỚP HẠT Độ xốp ε của lớp sôi xác định theo phương trình chuẩn số 2  0, 21  18 Re + 0,36 Re  ε=   Ar   (9 – 13) Reynolds tới hạn Rek tại điểm A, hình (H9.4) cũng xác định... bằng của hạt thạch anh đó Từ công thức (9 – 5): Ar = d 3 g( ρ r - ρ ) ρ μ2 Bài giải ( 0 ,9. 10-3 ) 3 ( 26 59 - 1000)1000.10 = 1,18.10 4 = (10-3 ) 2 Ở đây nước ở 200C là: µ = 1cP và ρ = 1000 kg/m3 Tìm trên giản đồ hình (H9.2) – đường 6 trên trục hoành lấy Ar = 1,18.104 chiếu sang bên phải đọc Re = 140 v cb 140.10−3 = 3 = 0,15 m s −3 10 0 ,9. 10 8 BÀI TẬP Bài 2 Dòng nước có khối... tìm chuẩn số LY theo (9 – 6) v cb3ρ2 0,53.1000 2 LY = = = 5,72.103 µg( ρr − ρ) 1,3.10−3.10( 2710 − 1000 ) Trên giản đồ hình (H9.2) tiến hành tra cứu như sau: •Từ LY = 5,72.103 nằm trên trục tung kéo sang phải cắt đường hạt cầu 1 •Gióng xuống cắt đường 6 1800.1,3.10−3 d= = 4,68mm •Gióng qua phải cắt Re 1000.0,5 •Đọc Re = 1800 8 BÀI TẬP Bài 3 Tạo tầng sôi bằng cách thổi... 188kg trong thiết bị tầng sôi hình trụ có đường kính D = 1000mm, chiều cao lớp hạt tĩnh h0 = 500mm, khối lượng riêng hạt ρr = 800kg/m3, đường kính trung bình của hạt d = 1,86mm • Tính lưu lượng dòng khí thổi qua lớp hạt sao cho đạt độ xốp ε = 0,5 biết khối lượng riêng không khí ρk = 0,8kg/m3 và độ nhớt 1,5.10-5 Pa.S ? • Tính hệ số tầng sôi? Bài giải bài tập... Bài giải bài tập 3 Bài giải bài tập 3 (tt) Bài giải bài tập 3 (tt) 8 BÀI TẬP Bài 4 Dùng thiết bị tầng sôi để sấy muối bột xuất khẩu, biết kích thước trung bình của hạt muối d = 0,68.10-3m; khối lượng riêng của muối ρr = 1100 kg/m3 Đưa vào sấy tầng sôi bằng dòng không khí nóng ở nhiệt độ t = 2000C, và khối lượng riêng dòng khí đó ρk = 0,7kg/m3, độ nhớt... t = 2000C, và khối lượng riêng dòng khí đó ρk = 0,7kg/m3, độ nhớt µk = 2,8.10-5 Pa.S Biết chiều cao lớp muối ở trạng thái tĩnh h0 = 0,1m ứng với ε0 = 0,32 Hãy tính chiều cao lớp sôi h khi đạt hệ số Kv = 2,5 Bài giải Bài giải bài tập 4 (tt) . Ar22,51400 Ar Re k + = 21,0 2 Ar Re36,0Re18         + =ε (9 – 13) ( ) Ar. 75,1 1 150 Ar Re 3 0 3 0 0 k ε + ε ε− = (9 – 14) 6. TRẠNG THÁI TẦNG SÔI CỦA LỚP HẠT 6. TRẠNG THÁI TẦNG SÔI CỦA LỚP HẠT • Từ công thức (9 – 13) và (9 – 14). THIẾT BỊ TẦNG SÔI 7. CẤU TẠO THIẾT BỊ TẦNG SÔI  Thiết bị nhiều tầng sôi 7. CẤU TẠO THIẾT BỊ TẦNG SÔI (tt) 7. CẤU TẠO THIẾT BỊ TẦNG SÔI (tt)  Thiết bị tầng sôi nhiều ngăn 7 dạng Reynolds (của hạt) υ = µ ρ = vdvd Re CHƯƠNG 9: TRẠNG THÁI TẦNG SÔI KHỐI HẠT CHƯƠNG 9: TRẠNG THÁI TẦNG SÔI KHỐI HẠT 1. CHẾ ĐỘ CHẢY 1. CHẾ ĐỘ CHẢY 2. VẬN TỐC CÂN BẰNG