h
Trong đĩ: h – Khối lượng riêng của hạt, kg/m3 mh – Khối lượng của hạt, kg
Vh – Thể tích thủy động của hạt, m3
Khái niệm khối lượng riêng thể tích của hạt, b (bed density) được đề cập để tính tốn chính xác kích thước buồng sấy hạt và đặc biệt là trong tính tốn các thơng số thủy động học khi thiết kế lớp hạt hĩa sơi. Khối lượng riêng thể tích khơng dễ đo được một cách trực tiếp mặc dù Geldart (1972) [19] đã đề xuất nhiều phương pháp. Khối lượng riêng thể tích được xác định bằng:
b
Trong đĩ: b – Khối lượng riêng thể tích, kg/m3 mb – Khối lượng của khối hạt, kg
Vb – Thể tích chiếm chỗ của khối hạt, m3 (bao gồm độ rỗng giữa các hạt)
1.3.4. Độ rỗng
Độ rỗng hay cịn gọi độ xốp của một lớp hạt, , là phần thể tích lớp hạt chiếm chỗ do khoảng khơng gian giữa các hạt rắn. Giá trị của độ rỗng phụ thuộc vào hình dạng hạt, dạng mà chúng sắp xếp trong lớp hạt (những hạt nhỏ cĩ thể lấp đầy độ rỗng giữa các hạt lớn hơn), kích thước của lớp hạt (độ rỗng gần buồng chứa hoặc là bề mặt bên trong khác với độ rỗng ở giữa lớp hạt). Độ rỗng được phỏng chừng từ dạng hình học của các hạt đơn lẻ là thiếu tin cậy trong thực tiễn.
Độ rỗng lớp hạt chỉ được tin cậy cao chỉ khi tiến hành thí nghiệm trong điều kiện cụ thể khi cĩ tính đến độ ẩm của hạt.
Độ rỗng của khối hạt ở trạng thái tĩnh được xác định bằng cơng thức: 1 0
Theo [14] độ rỗng của lớp hạt ở trạng thái sơi tối thiểu cĩ thể được tính bằng cơng thức thực nghiệm:
tt
(1.11) Kunii và Levenspiel [10] đưa ra phương trình tương quan về mặt cân bằng khối lượng:
Như vậy chiều cao lớp hạt khi sơi tối thiểu:
H
(1.12)
(1.13)
Trong đĩ 0; H0 là độ rỗng và chiều cao của lớp hạt ở trạng thái tĩnh; tt, Htt là độ rỗng và chiều cao của lớp hạt ở trạng thái sơi tối thiểu.
Khi tính tốn độ rỗng của lớp hạt ở trạng thái sơi ổn định, Zabrodsky [14] đưa ra cơng thức tính theo tiêu chuẩn Reynolds và Archimedes như sau:
s
Khi lớp hạt bị dịng tác nhân khí lơi cuốn thì = 1.
(1.14)
1.3.5. Các tính chất thủy động học của q trình sấy tầng sơi
1.3.5.1. Vai trị của vận tốc hĩa sơi tối thiểu
Các giai đoạn của tầng sơi phần lớn dựa vào vận tốc khí vượt qua lớp hạt. Theo Ridgeway và Quinn [15] các giai đoạn của tầng sơi cĩ thể tĩm tắt lại như sau:
a)Tầng tĩnh
b) Tầng giãn nỡ
c)Tầng động
d) Hình thành bọt
e)Dịch chuyển theo dịng khí
Một lượng vật liệu rắn mịn được biến đổi thành tầng sơi nhờ tác động nâng của dịng khí đi xuyên qua lớp vật liệu đĩ. Do đĩ, ba giai đoạn cĩ thể xác định được trong tầng sơi là dựa vào vân tốc khí thổi xuyên qua, bao gồm:
1) Tầng chặt hay tầng tĩnh
2) Tầng giãn nở hay tầng hĩa sơi hạt
(a) Vận tốc nhỏ (b) Vận tốc trung gian (vừa đủ) (c) Vận tốc lớn
v0 < vtt vtt ≤ v0 < vth v0 ≥ vth