TRẠNG THÁI TẦNG sôi KHỐI HẠT (QUÁ TRÌNH và THIẾT bị cơ học SLIDE)

CHƯƠNG 9: TRẠNG THÁI TẦNG SÔI KHỐI HẠT 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 khới hạt CHẾ ĐỢ CHẢY Sự tác đợng tương hỗ giữa khối hạt và dòng lưu chất đánh giá bằng chuẩn số đồng dạng Reynolds (của hạt) vdρ vd Re = = µ υ VẬN TỚC CÂN BẰNG CỦA HẠT VẬN TỐC CÂN BẰNG CỦA HẠT (tt)  Khi hạt chủn đợng ớng, hình (H 9.1) sẽ chịu các lực sau : • Trọng lực G = mg = Vr.ρr.g; N • Lực đẩy Archimede Ar = Vr.ρ.g; N • Lực cản mơi trường F =C r A.ρ v2 ;N  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” vcb = g.d( ρ r - ρ) C r ρ ;m/ s VẬN TỐC CÂN BẰNG CỦA HẠT (tt)  Xét khi:  v = vcb: hạt ở trạng thái lơ lửng  v > vcb: hạt bị lôi cuốn theo dòng chảy  v < vcb: hạt lắng x́ng (xảy quá trình lắng)  Cơng thức tính vận tốc cân bằng có hệ số Cr là hệ số trở lực của hạt 24  Vùng chảy tầng: C r = Re  Vùng Alen: C r = 18,5 Re 0,6  Vùng Newton – Rittinger Cr = 0,44 CÁC CHUẨN SỐ ĐỒNG DẠNG  Ch̉n sớ Archimede Từ (9 – 3) bình phương hai vê gd( ρ r − ρ) = 2 C r ρ d ρ Re Cr = Ar (9- 4) d g( ρ r − ρ ) ρ Ở đây: Ar = µ2 Re µ Thay Re vào (9 – 4) tìm được CÁC CH̉N SỚ ĐỜNG DẠNG (tt)  Chuẩn số Lia – Sen – cô, ký hiệu LY Re LY = Ar v 3ρ LY = µg( ρ r − ρ) v cb3ρ Khi v = vcb ⇒ LY = µg( ρ r − ρ) CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH VẬN TỐC CÂN BẰNG 4.1 Tính theo phương pháp tính lặp Lần lượt sau: • Chọn trước giá trị v’cb • Kê đên tính Re, sẽ tìm vùng nào để có Cr • Đem Cr thê vào (9 – 3) • Nêu vcb = v’cb chính là kêt quả, nêu vcb ≠ v’cb chọn lại v’cb và tính lặp từ đầu Nhược điểm: • Phương pháp này có nhược điểm là mất nhiều thời gian tính CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH VẬN TỚC CÂN BẰNG 4.2 Tính theo phương pháp chế đợ chảy Trình tự sau: • Trước hêt tính Ar, nêu: Ar < 3,6 ⇒ Re = Ar 18 1,  Ar 3,6 < Ar < 84000 ⇒ Re =    13,9  2  Ar Ar > 84000 ⇒ Re =    0,33  • Khi đã biêt Re tính: vcb = Re.μ ρ.d 4.3 Tính theo phương pháp đồ thi vcb = vcb =3 Re.μ ρ.d ;m/ s LY cb.μ.g( ρ r - ρ ) ρ2 ;m/ s TRẠNG THÁI TẦNG SƠI CỦA LỚP HẠT (tt) • Từ cơng thức (9 – 13) và (9 – 14) ta tìm được vk • Gọi hệ sớ tầng sơi là tỉ số giữa vận tốc làm việc thiêt bị tầng sôi chia cho vận tốc tới hạn – ký hiệu Kv v Kv = vk CẤU TẠO THIẾT BỊ TẦNG SƠI Có ba dạng thiêt bị tầng sơi thông dụng sau:  Thiết bi một tầng sôi CẤU TẠO THIẾT BỊ TẦNG SÔI (tt)  Thiết bi nhiều tầng sôi CẤU TẠO THIẾT BỊ TẦNG SƠI (tt)  Thiết bi tầng sơi nhiều ngăn BÀI TẬP Bài Hạt thạch anh hình cầu d = 0,9mm, ρr = 2659kg/m3 chịu tác động của dòng nước theo phương đứng Tính vận tốc cân bằng của hạt thạch anh đó Từ công thức (9 – 5): Ar = d3.g( ρ r - ρ) ρ μ2 Bài giải ( 0,9.10- 3) ( 2659- 1000 )1000.10 = = , 18 10 (10-3) Ở nước ở 200C là: µ = 1cP và ρ = 1000 kg/m3 Tìm giản đờ hình (H9.2) – đường trục hoành lấy Ar = 1,18.104 chiêu sang bên phải đọc Re = 140 v cb 140.10−3 = = 0,15 m s −3 10 0,9.10 BÀI TẬP Bài Dòng nước có khối lượng riêng ρ = 1000kg/m3 và đợ nhớt µ = 1,3cP chảy theo phương đứng với vận tớc v = 0,5m/s sẽ tạo trạng thái cân bằng cho hạt phấn hình cầu; biêt khối lượng riêng của phấn là ρr = 2710kg/m3 Xác định đường kính d hạt phấn đó? Bài giải Rõ ràng theo đề cho v = vcb = 0,5 m/s, tìm ch̉n sớ LY theo (9 – 6) v cb3ρ2 0,53.10002 LY = = = , 72 10 µg( ρr − ρ) 1,3.10−3.10( 2710 − 1000 ) Trên giản đờ hình (H9.2) tiên hành tra cứu sau: •Từ LY = 5,72.103 nằm trục tung kéo sang phải cắt đường hạt cầu •Gióng x́ng cắt đường 1800.1,3.10−3 d= = 4,68mm •Gióng qua phải cắt Re 1000.0,5 •Đọc Re = 1800 BÀI TẬP Bài Tạo tầng sôi bằng cách thổi dòng khí vào một khối lượng hạt G = 188kg thiêt bị tầng sơi 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 cho đạt độ xốp ε = 0,5 biêt khối lượng riêng không khí ρk = 0,8kg/m3 và đợ nhớt 1,5.10-5 Pa.S ? • Tính hệ số tầng sôi? Bài giải tập Bài giải tập (tt) Bài giải tập (tt) BÀI TẬP Bài Dùng thiêt bị tầng sôi để sấy muối bột xuất khẩu, biêt kích thước trung bình của hạt ḿi d = 0,68.10-3m; khới 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, đợ nhớt µk = 2,8.10-5 Pa.S Biêt chiều cao lớp muối ở trạng thái tĩnh h0 = 0,1m ứng với ε0 = 0,32 Hãy tính chiều cao lớp sôi h đạt hệ số Kv = 2,5 Bài giải Bài giải tập (tt) ... 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 TRẠNG THÁI TẦNG SÔI CỦA LỚP HẠT Độ xốp... TƯỢNG GIẢ LỎNG 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... THIẾT BỊ TẦNG SƠI Có ba dạng thiêt bị tầng sơi thông dụng sau:  Thiết bi một tầng sôi CẤU TẠO THIẾT BỊ TẦNG SÔI (tt)  Thiết bi nhiều tầng sôi CẤU TẠO THIẾT BỊ TẦNG SƠI