Структура виброожиженного слоя сыпучего материала

ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2010. № 3

СООБЩЕНИЯ

УДК 66.096.5

СТРУКТУРА ВИБРООЖИЖЕННОГО СЛОЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА

© 2010 г. Г.И. Свердлик*, А.А. Рево*, Е.С. Каменецкии**

*Северо-Кавказский горно-металлургический институт *North Caucasian Institute of Mining and Metallurgy (государственный технологический университет), (State Technological University),

г. Владикавказ Vladikavkaz

**Южный математический институт Владикавказского **The South Mathematical Institute of Vladikavkaz научного центра РАН Science Centre of RAS

Исследовано распределение частиц в виброожиженный слой. Полученные результаты показывают, что при более толстом начальном слое частиц неоднородность ожиженного слоя увеличивается.

Ключевые слова: виброожиженный слой; структура; распределение частиц; неоднородность.

Particles distribution in vibrofluidised layer is investigated. The results reveal that the tricher initial particles layer produced more non-uniform fluidixed layer.

Keywords: vibrofluidised layer; structure; particles distribution; non-uniform.

Особенности структуры виброожиженного слоя сыпучего материала, и в частности распределение частиц по высоте слоя, имеют существенное значение для процессов массообмена в слое, например при очистке газа методом адсорбции в виброожиженном слое адсорбента.

На экспериментальной установке для исследования процессов виброожижения сыпучего материала, описанной в статье [1], с прозрачной торцевой стенкой, обеспечивающей возможность видеосъемки, с целью получения данных для проектирования аппаратов для очистки промышленных газов изучалось изменение порозности виброожиженного слоя материала (адсорбента - силикагеля с размером частиц 3-5 мм) по высоте слоя.

При горизонтальном расположении полки, расположенной внутри корпуса установки, высота слоя насыпанного материала варьировалась в диапазоне Нн = 10 - 30 мм. Порозность неподвижного слоя материала е0 = 0,35. Изменением частоты колебаний корпуса установки создавался виброожиженный слой материала со средней порозностью еср = 0,6 - 0,8, рекомендованной для аппаратов с контактом газа и материала (е = Vп / Ус, где Уп - объем пустот в слое, V - объем слоя материала). За высоту виброожиженного (виброкипящего) слоя Нкс принималась максимальная высота, достигаемая большинством подбрасываемых частиц (без учета выброса отдельных частиц над поверхностью слоя).

При обработке кадров видеосъемки при различных режимах колебаний установки и высотах насыпанного слоя материала выделялся участок слоя шириной 20 мм, который разбивался на несколько одинаковых зон по высоте. В каждой зоне подсчитыва-лось число частиц материала у прозрачной стенки.

Количество частиц, попавших на границы зон, уменьшалось вдвое. Форма частиц принималась шарообразной, и по определенному среднему диаметру частиц dср = 4,06 мм рассчитывались объем материала в зоне слоя толщиной в одну частицу, объем пустот в зоне и порозность слоя в зоне. По результатам вычислений были построены гистограммы изменения порозности по высоте слоя. Примеры гистограмм приведены на рис. 1 и 2. На гистограммах обозначены: f - частота колебаний; А - амплитуда колебаний; Из - высота зон при обработке кадров.

£ 1----*--

0,8----

0,6

0,4

0,2

0 1-----и

8,25 16,50 24,75 33,00 Нкс, мм

Рис. 1. Гистограмма распределения порозности по высоте виброкипящего слоя: еср = 0,6; Нн = 20 мм; f = 30 Гц;

А = 1,5 мм; Нз = 8,25 мм

Анализ гистограмм позволяет сделать следующие выводы.

Структура виброожиженного слоя сыпучего материала характеризуется неравномерным распределением порозности по высоте слоя с тенденцией увеличения порозности с высотой. Сравнение гистограмм распределения порозности по высоте виброожижен-ного слоя при одинаковой средней порозности

ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИМ РЕГИОН.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2010. № 3

показывает, что неравномерность распределения возрастает с увеличением исходной высоты насыпанного материала кн.

0,8

0,6

0,4

0,2

XI

— J 1

12,5

25,0

37,0

50,0 hKC, мм

Рис. 2. Гистограммы распределения порозности при одинаковом среднем значении: еср = 0,8 и разной начальной толщине

слоя:---кя = 10 мм; f = 41,66 Гц; А = 2,5 мм; кзх = 8,25 мм;

-кя = 15 мм; f = 50,83 Гц; А = 2,5 мм; кз2 = 12,5 мм

При средней порозности 8ср = 0,7 - 0,8 в верхних зонах слоя значения порозности достигают величин больших, чем 0,8. Поэтому при проектировании газоулавливающих аппаратов, выполненных в виде последовательности наклонных полок, на которых создается стесненный (ограниченный по высоте) виброожи-женный слой адсорбента [2], с целью эффективного использования всей высоты создаваемого виброожи-женного слоя адсорбента следует принимать значения 8ср в пределах 0,6 - 0,65.

Литература

1. Свердлик Г.И., Рево А.А., Каменецкий Е.С. Особенности соскальзывания сыпучего материала с наклонной вибрирующей полки // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки, 2008. № 4. С. 151 - 152.

2. Свердлик Г.И., Выскребенец А.С., Рево А.А. Разработка аппарата для повышения эффективности систем газоочистки металлургических предприятий // Цветная металлургия. 2003. № 3. С. 27 - 28.

Поступила в редакцию

29 апреля 2009 г.

в

0

Свердлик Георгий Иосифович - д-р техн. наук, профессор, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). Тел. 40-73-58.

Рево Алексей Альбертович - ассистент, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). Тел. 40-73-58.

Каменецкий Евгений Самойлович - канд. техн. наук, Южный математический институт Владикавказского научного ценра РАН. Тел. 54-75-32.

Sverdlik Grigory Iosifovich - Doctor of Technical Sciences, professor, North Caucasian Institute of Mining and Metallurgy (State Technological University). Ph. 40-73-58.

Revo Aleksey Albertovich - assistant, North Caucasian Institute of Mining and Metallurgy (State Technological University). Ph. 40-73-58.

Kamenetsky Eugeny Samoylovich - Candidate of Technical Sciences, The South Mathematical Institute of Vladikavkaz Science Centre of RAS. Ph. 54-75-32.