Trong lớp lơ lững, do hạt có kích th−ớc bé liệu có thể coi và vật mỏng, đồng thời khoảng cách giữa các hạt lớn, do vậy ta có thể viết ph−ơng trình cân bằng nhiệt cho từng hạt trong lớp lơ lững:
(Tk −Tv)Sv.dτ+C1(Tk4 −Tv4)Sv.dτ+C1(Tv4 −TT4)Sv.dτ±qVvρv =0
Trong đó:
α - hệ số trao đổi nhiệt đối l−u giữa khí và liệu [W/m2.oK]. C1 - hệ số trao đổi nhiệt bức xạ giữa khí và liệu [W/m2.oK4]. C2 - hệ số trao đổi nhiệt bức xạ giữa liệu và t−ờng lò [W/m2.oK4]. q - hiệu ứng nhiệt của các phản ứng hóa học [j/kg].
Vv, ρv - thể tích [m3] và khối l−ợng riêng của vật liệu [kg/m3]. Tk, Tv, TT - nhiệt độ tuyệt đối của khí, vật liệu và t−ờng lò [oK].
τ - thời gian l−u liệu trong lò [s].
Xét trao đổi nhiệt đối l−u trong lớp lơ lững, ta có: Đối với tr−ờng hợp đối l−u tự nhiên:
Khi Gr =1ữ45 : 0,03 r u 2,29.G N = Khi Gr =45ữ2500 : 0,167 r u 1,4.G N =
Đối với tr−ờng hợp đối l−u tự nhiên và c−ỡng bức: Khi Re =5ữ30 vàGr =1ữ45 : ( ) 24.10 4 48.106Re r e u 0,0594 2,75.R .G N = ữ − − . Khi Re =20ữ120 vàGr =35ữ1500 : ( ) 572.10 4 477.106Re r e u 0,0361 3,03.R .G N = ữ − − .
Đối với tr−ờng hợp đối l−u c−ỡng bức, Re =20ữ400 :
83, , 0 e u 0,2.R N =
Trong các tiêu chuẩn trên, tốc độ của khí đ−ợc lấy theo hiệu số tốc độ của khí và hạt liệu tại vị trí ra khỏi không gian làm việc của lò.
c) Lĩnh vực ứng dụng
Chế độ lớp lơ lững đ−ợc ứng dụng nhiều trong các lò nung hoặc sấy quặng sunfat, dung dịch cô đặc của sunfat kẽm, đồng, pirit và các chất thải pirit sau tuyển nổi.
2.3.5. Chọn nhiên liệu và ph−ơng pháp đốt
Nhiên liệu dùng cho lò làm việc ở chế độ lớp có thể là nhiên liệu rắn, lỏng và khí.
Về ph−ơng pháp đốt, đối với chế độ lớp chặt và lớp sôi, khi dùng nhiên liệu khí không cần hòa trộn tr−ớc, nhiên liệu và khí đ−ợc thổi đồng thời qua ghi lò, quá trình hòa trộn và dốt cháy xẩy ra trong lớp liệu. Nhiên liệu lỏng cũng đ−ợc thổi qua ghi cùng
với không khí, trong quá trình cháy một phần nhiên liệu hóa khí hòa trộn với không khí và bị đốt cháy, một phần bám vào bề mặt hạt liệu và cháy ngay trên mặt hạt liệu. Đối với nhiên liệu rắn th−ờng đ−ợc nghiền thành hạt và trộn cùng vật liệu khi đ−a vào lò, quá trình cháy xẩy ra ngay trong lớp liệu. Trong một số tr−ờng hợp nh− lò thiêu kết quặng, l−ợng nhiệt cấp cho lò chính là nhiệt các phản ứng hóa học sinh ra trong quá trình gia công vật liệu, trong tr−ờng hợp này không cần dùng nhiên liệu.
ở chế độ lớp lơ lững, nhiên liệu đ−ợc đốt ở buồng đốt riêng sau đó dẫn khí nóng vào lò, đối với các lò gia công quặng th−ờng không cần cung cấp nhiệt bên ngoài mà tận dụng nhiệt phản ứng sinh ra do các phản ứng hóa học.