Файл: Лукьянов, П. И. Аппараты с движущимся зернистым слоем. Теория и расчет.pdf

i

■ г

'**•

":■)Т.

І

П. И. ЛУКЬЯНОВ

АППАРАТЫ С ДВИЖУЩИМСЯ ЗЕРНИСТЫМ СЛОЕМ

ТЕОРИЯ И РАСЧЕТ

Г КОН ІѴСО-

t Г 7‘ ;

М о с к в а

«МАШИНОСТРОЕНИЕ»

1974

РЧ- Ш >/5

/

Лукьянов П. И. Аппараты с движущимся зерни­ стым слоем. Теория и расчет. М., «Машиностроение», 1974, 184 с.

В книге рассмотрены основы теории и расчета аппаратов с движущимся зернистым слоем, бункер­ ных и других устройств, применяемых в химической, нефтеперерабатывающей и смежных с ними отраслях промышленности.

Кратко описан промышленный агрегат для ката­ литического крекинга нефтяного сырья в движу­ щемся слое шарикового катализатора.

Основное внимание уделено выявлению закономер­ ностей движения сыпучих материалов с целью исполь­ зования их для решения задач оптимального проек­ тирования аппаратов, бункеров, питателей, распре­ делительных устройств.

Книга предназначена для инженерно-технических работников химических производств и проектных ор­ ганизаций ряда отраслей промышленности.

Ил. 95, табл. 12, список лит. 52 назв.

Рецензент канд. техн. наук И. Г. Фадеев

© Издательство «Машиностроение», 1974 г.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Вразличных отраслях народного хозяйства широко распро­ странены процессы, в которых сыпучий материал движется ком­ пактной массой под действием силы тяжести в направлении отно­ сительно узкого выпускного отверстия. К таким процессам от­ носятся: производство чугуна в доменных печах, обжиг и терми­ ческая переработка твердых топлив и минерального сырья в шахт­ ных и камерных печах, каталитический крекинг и пиролиз нефтя­ ного сырья, разделение и очистка газов и жидкостей, их нагре­ вание и охлаждение, выпуск сыпучих материалов из бункерных устройств, руды из обрушенных блоков при подземной разработке рудных месторождений и др.

Аппараты с движущимся зернистым слоем могут выполнять роль химических реакторов, тепло- и массообменников, проме­ жуточных емкостей для сыпучих материалов. Аппараты первой группы по разнообразию происходящих в них процессов являются наиболее сложными. При их расчете учитывают гидродинамиче­ ские, тепловые, массообменные и химические факторы процесса. Во всех аппаратах с движущимся зернистым слоем большую роль играет характер деформации сыпучей среды при ее гравитацион­ ном перемещении к выпускному отверстию.

Врезультате экспериментальных и теоретических исследова­ ний, выполненных советскими и зарубежными учеными, разра­ ботаны приближенные методы расчета аппаратов, бункеров, за­ творов, питателей, дозаторов и транспортных устройств. Однако быстрое развитие промышленности выдвигает все более сложные задачи, для решения которых необходимо аналитическое описание закономерностей поведения сыпучих материалов.

Широкий класс дискретных твердых тел, находящихся в кон­ такте друг с другом, в литературе предложено называть «насып­

ные грузы». Наряду с ним часто применяют название «сыпучие

4

ГЛАВА I

ОБЩИЕ СВОЙСТВА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

ХАРАКТЕРИСТИКА ОТДЕЛЬНЫХ ЗЕРЕН

Средний диаметр и форма зерен

Размер частиц (зерен) неправильной формы характеризуется величиной эквивалентного диаметра, определяемого по какомулибо показателю частиц правильной формы. Важнейшим показа­ телем является удельная поверхность

Поэтому эквивалентный (натуральный) диаметр частиц непра­ вильной формы определяется отношением

Аналогично определяется эквивалентный диаметр по поверх­ ности

и эквивалентный (номинальный) диаметр по объему

Степень отклонения формы частицы от сферической характери­ зуется коэффициентом сферичности

где 5 о — поверхность шара, имеющего тот же объем, что и дан­ ная частица с поверхностью S.

Для шара ф = 1, для куба ф = 0,81 и т. д.

6

Удельный вес, объемный вес, пористость, влажность, поверхностные силы

Частицы всех сыпучих материалов имеют большое количество внутренних пор и трещин, поэтому удельный вес частиц опре­ деляется отношением веса абсолютно сухого вещества к объему только твердой фазы.

Экспериментально определяют объемный вес частиц как от­

Истинная пористость т определяется отношением объема Ѵх всех пор и трещин (открытых и закрытых) к общему объему частицы в абсолютно сухом состоянии:

где Ѵ2— объем твердой фазы.

Величина т изменяется от десятых и сотых долей процента до 90% и более.

Другой показатель называется приведенной пористостью или коэффициентом пористости:

тѴ±_

^2 ‘

Зависимость между т и т' определяется выражениями

Объем ультрапор, заполненных газом, мало изменяется при увеличении внешней нагрузки. В то же время фактическая про­ ницаемость угля, например в зоне влияния выработок, вследствие изменения горного давления изменяется до 2—5 порядков.

7