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

Для создания устойчивого потока сыпучего материала в пере­ точкой трубе перепад давления в ней должен быть меньше рас­ четной величины, например, в 1,3 раза. При этом необходимая

ляет около 800 мм вод. ст. При таком перепаде давления поток катализатора в напорных трубах малого диаметра полностью прекращается, а в трубах большого диаметра движется очень медленно.

Для наклонных переточных труб величина определяется

спомощью уравнения

=yg (sin а — fwcos а) sin а,

где а — угол наклона трубы к горизонтали; fw— коэффициент трения сыпучего материала о стенку.

Устанавливать уплотнительные переточные трубы под углом меньше 75° к горизонтали не рекомендуется.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТОКОВ В СИСТЕМАХ «ГАЗ—ЖИДКОСТЬ—ТВЕРДОЕ»

В данной задаче особый интерес представляют результаты исследования механизма конвекции веществ в реакторе, в центре которого находится полюс гравитационного погружения веществ повышенной плотности, аналогичный полюсу выпуска сыпучего материала из цилиндрического аппарата.

При наличии неизбежных в реальных системах неоднородно­ стей состава, плотности, температуры и т. д. в реакторе возникают локальные зоны относительно быстрого выделения легких веществ из сырьевой смеси. Образующиеся при этом локальные зоны гра­ витационного погружения веществ повышенной плотности яв­ ляются очагами развития областей (первичных блоков), в которых распределение напряжений описывается уравнениями (38)—(40), при замене в них коэффициента внутреннего трения f коэффициен­ том прочности среды f 0.

На рис. 82 показано сечение половины первичного блока с осью симметрии ООх, вблизи которой в начальный период проис­ ходит относительно быстрое погружение веществ повышенной плотности в направлении полюса О. Прямая ОС с углом наклона а 3 изображает след поверхности, отделяющей центральную зону

136

OO-fiO от периферийной зоны OCC-fi с боковой границей, обозна­ ченной прямой ОСІ.

В отсутствии влияния вторичных факторов непосредственно на боковой границе периферийной зоны скорость погружения

веществ к полюсу О равна нулю (см. стр. 124). Справа от линии ОСі находится периферийная зона смежного первичного блока,

вкотором скорость погружения веществ возрастает при переходе

коси симметрии, аналогичной оси 0 0 г (см. рис. 82), затем снова

137

убывает до нуля на боковой границе со следующим первичным блоком и т. д.

Возникнув в начальный период, первичные блоки сохраняются длительное время после образования рассматриваемых ниже вто­ ричных самовозбуждающихся полостей пониженного давления, в которых интенсивно протекает процесс гравитационной диффе­ ренциации исходных веществ средней плотности.

При изменении физико-механических свойств среды, например в результате охлаждения, соотношение между характерными углами а 1 и а 3 изменяется незначительно. Поэтому соотношение между размерами центральной и периферийной зон в каждом первичном блоке и во всех вместе взятых первичных блоках также мало изменяется. С другой стороны, механические свойства ве­ ществ заметно влияют на поперечный размер (ОіСх) первичного блока с полюсом гравитационного погружения в точке О. Как показывает формула (43), при увеличении коэффициента f возра­ стает угол «з и, следовательно, увеличивается поперечный размер первичного блока.

веденной через точку 0Х, обусловлено разгружающим действием сводовой структуры, образующейся вокруг зоны стока ОіАООг.

Точка А лежит на пересечении изолинии , проведенной

по границе зоны стока, с прямой ОС. Ее радиальная координата находится с помощью уравнения (38), в которое входит величина

Учитывая, что при а = О и р = ^ 0(точка 0 Х) уравнение (38) имеет вид

р2а = /?§ = </,.! ( 1 - 0 ) ,

получим следующую формулу для определения расстояния между полюсом О и точкой А:

(8 0 )

При определении величины

138

и р = ро уравнение (39) принимает вид

р20У = Ro — <?2- 1( 1— -уГ~)

^Го

Я2 — foRo•

При а = а х определяем расстояние ОС0 между точкой пере­

сечения изолинии ~ ~ с прямой ОСх и полюсом первичного блока:

р2аг — — /.^ocosai ^sin2ai — y-cos2ai) .

На этой глубине возникает замкнутая сводная структура СоСо. Граница нижней части зоны стока О^АО асимптотически при­ ближается к боковой границе ОС1 и на уровне поверхности Е 0Е 1 практически соприкасается с ней. Ниже этой поверхности обра­

зуется зона сосредоточения наиболее тяжелых веществ.

При объяснении механизма конвекции веществ учтем, что поле деформаций в каждом первичном блоке в начальный период ха­ рактеризуется кривой МоМгМь (рис. 83), имеющей форму мульды опускания. При переходе от центральной зоны к периферийной, на границе 02С, резко возрастает относительная деформация среды,

метрии. При этом образуется вторичный деформационный блок О2С1СІО2, в котором происходит дополнительное опускание среды в направлении полюса 0 2. Во вторичном блоке также имеются

возрастает относительная деформация в направлении полюса 02 (точки М 2 и М4 на рис. 83). Распределение суммарных относи­ тельных деформаций в направлении полюса первичного блока в условиях одновременного действия первичной и вторичной по­ лостей пониженного давления показано кривой М йМ яМъ. Поло­ жение полюса 02гравитационного погружения веществ повышен­ ной плотности во вторичном блоке определяется из условия, что

139

Характерные точки вторичного блока определяются пересе­

Под действием градиента горизонтального давления во вто­ ричную полость пониженного давления перемещаются вещества как из периферийной, так и из центральной зон первичного блока.

Рис. 83. Схема распределения относительных деформа­ ций в отсутствии конвекционных потоков:

Так как из периферийной зоны движется менее дифференцирован­ ное в предшествующий период вещество средней плотности и количество этого вещества больше поступающего с противополож­ ной стороны (вследствие большего градиента давления), то в пра­ вой части полости пониженного давления образуется соответ­ ственно больше веществ повышенной плотности, которые погру­ жаются к поверхности СоСб (кривые 1, 2, 3, 4) и одновременно растекаются в горизонтальном направлении, как показано кри­ выми 5, 6, 7, 8. Поскольку средняя плотность веществ значительно возрастает с увеличением расстояния от поверхности слоя, то пе­ рераспределение погружающегося потока в основном заканчи­ вается на относительно небольшой глубине.

140