КИПЯЩИЙ СЛОЙ

КИПЯЩИЙ СЛОЙ псевдоожиженный
слой, состояние слоя зернистого сыпучего материала, при к-ром под влиянием
проходящего через него потока газа или жидкости (сжижающих агентов) частицы
твёрдого материала интенсивно перемещаются одна относительно другой. В
этом состоянии слой напоминает кипящую жидкость, приобретая нек-рые её
свойства, и его поведение подчиняется законам гидростатики. В К.с. достигается
тесный контакт между зернистым материалом и сжижающим агентом, что делает
эффективным применение К. с. в аппаратах хим. пром-сти, где необходимо
взаимодействие твёрдой и текучей фаз (диффузионные, каталитич. процессы
и др.).

Переход неподвижного слоя в кипящий
происходит при такой скорости ожижающего агента, когда гидродинамич. давление
потока Р уравновешивает силу тяжести G, действующую на частицы. При дальнейшем
увеличении скорости слой вначале расширяется при неизменном гидравлич.
сопротивлении, а при достижении условия P>G частицы начинают выноситься
из слоя. На рис. 1 приведена диаграмма, характеризующая зависимость перепада
давления в слое ДР от скорости движения сжижающего агента wПока
слой неподвижен, Р возрастает при увеличении wАВ).
После точки В, соответствующей переходу слоя в кипящее состояние,
сопротивление слоя не изменяется при росте скорости (участок
ВС). После
точки С, соответствующей началу уноса частиц твёрдого материала, сопротивление
слоя падает. Скорости сжижающего агента, соответствующие точкам В и С,
наз. скоростью псевдоожижения (w'и скоростью уноса
(о/'о). Отношение W= и/'o/a/o наз. ч и слом псевдоожижения.
Оно
характеризует интенсивность перемешивания частиц в К. с. Наиболее интенсивному
перемешиванию соответствует W = 2, при дальнейшем росте W
слой становится
неоднородным: происходит прорыв крупных пузырей газа через него и начинается
интенсивное выбрасывание частиц в пространство над его поверхностью. Возможно
также образование газовых пробок. К. с. благодаря интенсивному перемешиванию
характеризуется постоянством темп-ры по высоте и сечению, даже если в нём
протекают процессы с большим тепловым эффектом, а также высокими значениями
коэфф. теплопередачи к поверхностям теплообмена.

Аппараты с К. с. широко применяются
в пром-сти благодаря простоте устройства, интенсивности действия, лёгкости
автоматизации, относительно небольшому гидравлич. сопротивлению слоя (независимо
от скорости сжижающего агента). Помимо осуществления хим. процессов, их
используют для адсорбции веществ из газов и жидкостей, теплообмена, сушки
твёрдого материала, а также для его перемешивания, классификации и транспортировки.
Примером, наглядно демонстрирующим работу аппарата с К. с., является действие
установки для сушки в К. с. (рис. 2). Воздух поступает через фильтр / н
калорифер 2 в сушильную камеру 3, где создаётся К. с. материала,
подаваемого шнеком 4. После обеспыливания в циклоне 5 и очистки
в фильтре 6 воздух выбрасывается в атмосферу вентилятором 7. Высушенный
материал переливается через порог 8 и удаляется из аппарата. Другим
примером аппаратов такого типа является кипящего слоя печь.

Рис. 2.

К недостаткам аппаратов с К. с. относятся
истирание частиц твёрдого материала, унос их потоком ожижающего агента,
эрозия аппаратуры, ограниченный диапазон скоростей ожижающего агента.

Лит.: Гельперин Н. И., Айнштейн
В. Г., Кваша В. Б., Основы техники псевдоожижения, М., 1967; 3 а бродский
С. С., Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном (кипящем) слое, М.-
Л., 1963; Лева М., Псевдоожижение, пер. с англ., М., 1961. В. Л. Пебалк.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я