Экспериментальные данные, обработанные по этому уравнению, представлены на рис. 52, из которого следует, что левая часть урав нения (IX ,16) является линейной функцией п, откуда
^макс “ ^Ртв^^О V gd0.
Так как ndl = - (fs — площадь отверстия решеток), то
Gaакс = ^IPTB/SK gd0. |
(ix, 17) |
Полученные и обработанные по уравнению (IX, 17) опытные дан ные представлены на рис. 53. Экспериментальные точки хорошо
Спаңа
Рис. 52. Скоросіь свободного истечения |
Рис. 53. Экспериментальные данные |
мелкозернистого |
материала |
через сит- |
и зависимости по уравнению |
(IX ,17): |
чатые решетки |
при |
диаметре |
отверстий |
/ — песок, 2 — |
к а тал и за то р , |
з — дн - |
(іd 0): |
3 — |
10 лслі. |
|
атомовы й кирпич |
(дроблены й). |
|
/ — 5.1; 2 — 7,1; |
|
|
|
|
укладываются на прямые, угол наклона которых зависит от свойств
|
|
|
|
|
мелкозернистого материала, |
конкретнее — от |
формы его |
частиц. |
Поэтому коэффициент |
назовем коэффициентом формы. Для при |
менявшихся частиц диатомового кирпича |
= 0,40, для |
катали |
затора дегидрирования k l = |
0,44, для песка |
— 0,65. |
|
Предельная скорость газа. Скорость газа в отверстиях решетки, при которой проваливание частиц полностью прекращается (предель ная скорость 0Упр), в общем случае определяется физическими свой ствами газа (плотностью рг, вязкостью р) и твердых частиц (плотнос тью ртв, максимальным размером частиц dMакс), диаметром отвер стий (da) и относительной площадью отверстий / решетки *. Установ лено, что высота слоя мелкозернистого материала практически не влияет на предельную скорость. Таким образом,
^пр = Ф (do< рг> Pi gt Ртві dbsaiic, f)- (IX,18)*
* Относительная площадь отверстий равна площади отверстий, деленной на
п<&
площадь сечения реактора г = — . Эта величина влияет на неравномерность
скорости в отверстиях решетки.
Уравнение (IX ,18) в критериальной форме имеет вид
Функциональная зависимость Renp от каждой из безразмерных групп представлена на рис. 54. По этим данным,
Renp = kf |
— Лг0,5 |
(IX,20) |
|
“ макс |
|
спалс
Рис. 54. Зависимость критерия Renp от безразмерных параметров по уравнению (IX,20).
Полученные результаты графически представлены на рис. 55
в виде зависимости Renp от / |
Лл0’5. Для |
рсех |
исследованных |
|
“ макс |
|
|
|
|
частиц, |
газов |
и |
решеток экс |
|
периментальные |
точки лежат |
|
вокруг |
прямой, |
выражаемой |
|
уравнением |
|
|
Renp = ІО2/ -т-^2— Лг0,5
“ макс
(IX,21)
Данные работы [359] также соответствуют этому уравне нию. Решив уравнение(IX,21) относительно w„p, получим
Рис. 55. Экспериментальные данные и за - |
|
= |
висимость по уравнению (IX,21) |
(раз |
_ |
^макс ІРтв P r ) g |
личные точки соответствуют частицам, ука |
занным |
в табл. 76; |
газы — воздух, |
СО», |
|
|
Н2; Н— |
по данным |
[359]). |
|
|
(IX,22) |
Среднее отклонение опытных значений от рассчитанных по урав нению (IX,22) не превышает 10 отн.%.
Пропускная способность ситчатых решеток по мелкозернистому материалу при 0 < w < w„р. При наличии газового потока через
G MaKc ,
отверстия решетки ее пропускная способность зависит от конструк ции решетки, свойств частиц и характеристики газового потока. Если пропускную способность решетки Gp выразить в долях от максимальной то
Y'—~— = Ф (®пр> ^макс)>
и макс
где шыакс = w -[- Дш — скорость газа в отверстиях относительно частиц, падающих со скоростью Дш.
По данным работы [264 ],
|
іо-5 |
|
|
пр |
|
G |
Gмакс |
“'пр |
+ 316/ — 1 |
(IX,23) |
р |
Р |
|
w + |
пр |
|
|
|
|
316/ — |
|
|
|
|
|
|
I |
Расчет эффективности решеток [360]. Итак, при расчетах аппа ратуры с мелкозернистым материалом могут быть использованы уравнения (IX ,17), (IX,22) и (IX,23).
Величину (імакс (максимальный размер частиц катализатора), используемую в уравнении (IX,22), можно экспериментально опре делить в случае применения катализатора узкого фракционного со става. Между тем в промышленных установках используется ката лизатор широкого фракционного состава с большим содержанием пыли (размер частиц менее 70 мкм). В этом случае при значительных скоростях газа экспериментально очень трудно уловить момент начала просыпания частиц в отверстия решетки, что необходимо для опытного определения предельной скорости шпр, поэтому воз можны значительные погрешности. Значения предельных скоростей можно найти экстраполяцией приведенных выше данных по про пускной способности решеток для твердой фазы при 0 <С ш < шпр. Полученные таким образом результаты показывают, что для частиц различных материалов (катализатор, песок, крошка диатомого кирпича) размером 200—600 мкм предельная скорость газа мало за висит от размера частиц. Однако для частиц размером менее 200 мкм наблюдается значительное увеличение предельной скорости при про чих равных условиях, что, по-видимому, объясняется явлением агрегации [215], поэтому определение зависимости предельных ско ростей газа от гидродинамических условий для частиц менее 200 мкм
затруднительно и требует специальных исследований. |
(dcp = |
Опытные |
данные для частиц различных материалов |
= 200—600 |
мкм) при использовании разных газов |
(воздух, |
водород, углекислый газ) и секционирующих решеток (d0 = 2 4-20 M M , f до 0,16), как видно из рис. 56, удовлетворительно описыва ются уравнением
^пр |
1,25/:0,2 е^оРтв |
)°’5 |
(IX,24) |
|
Рг |
/ |
|
Экспериментальные данные по пропускной способности ситчатых решеток для твердой фазы для частиц размером 200—600 мкм
при скоростях газа в отверстиях решеток 0 < ш < шпр представле
ны на рис. 57 в координатах lg ------------- |
— . Опытные точки |
'-'макс |
^np W |
Рис. 56. Зависимость предельной скорости газа в отверстиях ситчатых решеток по уравнению (IX,24). Частицы и газы — те же, что и на рис. 55; D — 56 ч- 250 мм.
удовлетворительно ложатся на кривую, описываемую уравнением
lg- |
= |
— 13,6 /------— VJi |
(IX,25) |
|
\ w np- w |
|
Рис. 57. Зависимость пропускной способности ситчатых решеток по твердой фазе от скорости газа в отверстиях решетки:
I — к а тал и за то р К -5, 2 — диатом овы й ки рпи ч . 3 — песок; 4 — теп лон оси тель.
Если эти данные графически представить в координатах
Q
lg-pr-2------ w, то они изображаются в виде кривых, типичный при- ^макс
мер которых показан на рис. 58, а. Кривые имеют по три характер ных участка в зависимости от скорости газа в отверстиях решетки;
I. О <; w •< шкр. Величина этого |
участка зависит |
от |
критиче |
ской скорости газа шкр. |
|
|
|
|
II. вукр <; w < wnp. |
Участок, |
для которого |
зависимость |
lg (Gp/GMaKc) от w близка к линейной. Наклон этой прямой |
прибли |
зительно одинаков для частиц различных материалов. |
|
|
III. w ->■ wnp. При |
приближении |
скорости газового |
потока к |
предельной наблюдается перегиб, после которого кривая |
асимпто- |
Рис. 58. Зависимость пропускной способности решеток от ско рости газа в отверстиях решеток:
а — общ ий вид кри вой , б — зави си м ость д л я к а тал и за то р а K-5.
тически приближается к прямой, параллельной оси ординат и прохо дящей через точку, абсцисса которой w = wnp. Для частиц разме ром менее 100 мкм критическая скорость незначительна (для частиц катализатора с dcp = 60 мкм она меньше 0,5 смісек), поэтому пер вый участок кривой для таких частиц практически отсутствует. Поскольку наклон прямолинейных участков кривых для различ ных материалов приблизительно одинаков, то в этом случае можно принять, что зависимость lg (Gp/GMaKC) от w до некоторого зна чения w < щ„р выражается прямой, проходящей через начало ко ординат.
Из опытных данных для частиц катализатора дегидрирования бутана (dcp = 50 мкм), представленных на рис. 58, б, найдено
lg-pr^— = — 0,35а;. |
(IX,26) |
^макс |
|
Для катализатора К-5 это уравнение справедливо при значениях скорости газа в отверстиях решеток до 4—5 м!сек\ в промышленных реакторах дегидрирования скорость газа в отверстиях решеток ни же, а потому уравнение (IX,26) достаточно для расчета величины Gp.
Таким образом, эффективность провальных решеток, применяе мых для секционирования промышленных реакторов дегидрирова ния бутана, можно рассчитать по уравнениям (IX ,13) и (IX,26).
Вьхота разреженной зоны под решеткой [361 ]. При исследовании аппаратов со взвешенным слоем, секционированных решетками провального типа, и эксплуатации крупных установок с такими ре
