Chương 9 trạng thái tầng sôi khối hạt

CHƯƠG
9
:
TRẠ
G
THÁ
I T
Ầ
G SÔI KH
Ố
I
HẠ
T
Khái niệm: Trong các thiết bị của ngành Công ghệ Hoá
Học, thường gặp hiện tượng tương tác giữa khối hạt và
dòng lưu chất chuyển qua khối hạt đó, ứng với vận tốc nào
đó thì khối hạt linh động hẳn lên, hiện tượng đó gọi là
trạ
ng
thá
i t
ầ
ng sôi
củ
a kh
ố
i
hạ
t.
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
trạ

ng
thá
i t
ầ
ng sôi
củ
a kh
ố
i
hạ
t.
Sự tác động tương hỗ giữa khối hạt và dòng lưu chất
đánh giá bằng chuNn số đồng dạng Reynolds (của hạt)
υ
=
µ
ρ
=
vdvd
Re
1. CHẾ ĐỘ CHẢY
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
2. VẬ TỐC CÂ BẰG CỦA HẠT
 Khi hạt chuyển động trong ống, hình (H 9.1) sẽ chịu
các lực sau :
• Trọng lực G = mg = V
r
.ρ
r
.g; N

• Lực đNy Archimede Ar = V
r
.ρ.g; N
•

L
ự
c
cả
n môi tr
ườ
ng
N
;
v
.
ρ
.
A
.
C
=
F
2
r
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
2. VẬ TỐC CÂ BẰG CỦA HẠT (tt)
•

L

ự
c
cả
n môi tr
ườ
ng
N
;
2
.
ρ
.
A
.
C
=
F
r
 Vận tốc cân bằng
Định nghĩa: “Vận tốc của dòng lưu chất theo phương
đứng đưa hạt vào trạng thái cân bằng lực, thì vận tốc đó
gọi là vận tốc cân bằng”
(
)
s/m;
.C
d.g
3
4
=v

r
r
cb
ρ
ρ-ρ
 Xét khi:
 v = v
cb
: hạt ở trạng thái lơ lửng
 v > v
cb
: hạt bị lôi cuốn theo dòng chảy
 v < v
cb
: hạt lắng xuống (xảy ra quá trình lắng)


Công th
ứ
c
tí
nh v
ậ
n t
ố
c cân b
ằ
ng
có
h

ệ
s
ố
C
r

là
h
ệ
s
ố
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
2. VẬ TỐC CÂ BẰG CỦA HẠT (tt)


Công th
ứ
c
tí
nh v
ậ
n t
ố
c cân b
ằ
ng
có
h
ệ
s

ố
C
r

là
h
ệ
s
ố
trở lực của hạt
 Vùng chảy tầng:
 Vùng Alen:
 Vùng Newton – Rittinger C
r
= 0,44
Re
24
C
r
=
6,0
r
Re
5,18
C =
 Chun số Archimede
Từ (9 – 3) bình phương hai vế
(
)
ρ

ρ−ρ
=
ρ
µ
.C
gd
.
3
4
.d
.Re
r
r
22
22
4)-9(Ar
3
4
=C.Re
r
2
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
3. CÁC CHUẨ SỐ ĐỒG DẠNG
(
)
2
r
3
g.d
Ar

µ
ρρ−ρ
=
3
r
Ở đây:
Thay Re vào
(9 – 4) tìm được
 Chun số Lia – Sen – cô, ký hiệu LY
( )
ρ−ρµ
ρ
=
=
r
g
23
v
LY
Ar
3
Re
LY
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
3. CÁC CHUẨ SỐ ĐỒG DẠNG (tt)
Khi v = v
cb
⇒
( )
ρ−ρµ

ρ
=
r
g
2
3
cb
v
LY
4.1. Tính theo phương pháp tính lặp
Lần lượt như sau:
• Chọn trước giá trị v’
cb
• Kế đến tính Re, sẽ tìm ra vùng nào để có C
r
•
Đem C
r

th
ế và
o (
9
–
3
)
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
4. CÁC PHƯƠG PHÁP TÍH VẬ TỐC CÂ BẰNG
•
Đem C

r

th
ế và
o (
9
–
3
)
• Nu v
cb
= v
’
cb
chính là kt qu, nu v
cb
≠ v
’
cb
thì chn
li v
’
cb
và tính lp t u.
hược điểm:
• Phương pháp này có nhưc im là mt nhiu thi gian
tính
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
4.2. Tính theo phương pháp chế độ chảy
Trình t như sau:

• Trưc ht tính Ar, nu:
4
,
1
1
Ar
18
Ar
Re6,3Ar


=⇒<
4. CÁC PHƯƠG PHÁP TÍH VẬ TỐC CÂ BẰNG
• Khi ã bit Re thì tính:
2
1
4
,
1
33,0
Ar
Re84000Ar
9,13
Ar
Re84000Ar6,3







=⇒>






=⇒<<
d.
.Re
=v
cb
ρ
µ
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
4.3. Tính theo phương pháp đồ thị
Trình tự như sau:
• Trưc tiên tính Ar, trên trc hoành  th hình (H9. 2) là
giá tr Ar kéo ưng song song vi trc tung, giao im
vi ưng 6 là c Re t ó tính:
s
/
m
;
.Re
=
v
µ
• Nu nhìn t ưng 1 sang trái s có LY

cb
, tính theo công
thc (9 – 6):
s
/
m
;
d.
=
v
cb
ρ
(
)
s/m;
g LY
=v
3
2
rcb
cb
ρ
ρ-ρµ
Click vào đây  xem hình H9. 2
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
4.4. Tính theo phương pháp chun số
Ar61,018
Ar
Re
+

=
T:
• Kho sát (xem hình)
5. HIỆ TƯỢG GIẢ LỎG CỦA LỚP HẠT
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
•  th biu th mi quan h gia tr lc lp ht ∆p và
vn tc trung bình dòng lưu cht v
5. HIỆ TƯỢG GIẢ LỎG CỦA LỚP HẠT (tt)
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
I – Lp ht trng thái tĩnh: im A gi là im ti hn,
là im bt u chuyn ht t trng thái tĩnh sang trng
thái linh ng và vn tc im A gi là vn tc ti hn v
k
II – Lp ht gi lòng: là các ht  trng thái lơ lng, tr
l

c qua l

p
h
t không 

i
,
v

n t

c
t

i i

m B
g
i
là
v

n
5. HIỆ TƯỢG GIẢ LỎG CỦA LỚP HẠT (tt)
l

c qua l

p
h
t không 

i
,
v

n t

c
t
i i

m B
g

i
là
v

n
tc cân bng ca ht và ưc gi là vn tc bt u lôi
cun v
t
. Tr lc vùng II tính theo:
Vùng II gi là vùng trng thái tng sôi ca lp ht, vn
tc dòng lưu cht: v
k
< v < v
t
 III – Là vùng ht b lôi cun theo dòng chy v > v
t
(
)
(
)
(
)
(
)
ε
−
ρ
−
ρ
=

ε
−
ρ
−
ρ
=
∆
1gh1ghP
r0r0
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
 xp ε ca lp sôi xác nh theo phương trình chuNn s
Reynolds ti hn Re
k
ti im A, hình (H9.4) cũng xác


nh theo phương
trì
nh chu
N
n s

.
21,0
2
Ar
Re36,0Re18









+
=ε
(9 – 13)
6. TRẠG THÁI TẦG SÔI CỦA LỚP HẠT


nh theo phương
trì
nh chu
N
n s

.
t bit khi ε
0
= ε
k
= 0,4 thì
Ar22,51400
Ar
Re
k
+
=
( )

Ar.
75,1
1
150
Ar
Re
3
0
3
0
0
k
ε
+
ε
ε−
=
(9 – 14)
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
• T công thc (9 – 13) và (9 – 14) ta tìm ưc v
k
• Gi h s tng sôi là t s gia vn tc làm vic trong
thit b tng sôi chia cho vn tc ti hn – ký hiu K
v
k
v
v
v
K =
6. TRẠG THÁI TẦG SÔI CỦA LỚP HẠT (tt)

k
v
Click vào đây  xem hình H9. 5
Click vào đây  xem hình H9. 5
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
Có ba dng thit b tng sôi thông dng như sau:
 Thiết bị một tầng sôi
7. CẤU TẠO THIẾT BN TẦNG SÔI
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
 Thiết bị nhiều tầng sôi
7. CẤU TẠO THIẾT BN TẦNG SÔI (tt)
CHƯƠG 9: TRẠG THÁI TẦG SÔI KHỐI HẠT
 Thiết bị tầng sôi nhiều ngăn
7. CẤU TẠO THIẾT BN TẦNG SÔI (tt)