Fluidyzacja jest procesem dwufazowym polegającym na utrzymaniu sypkiej warstwy ciała stałego w strumieniu płynu (gaz lub ciecz) przepływającego pionowo od dołu kolumny. Intensywne mieszanie warstwy złoża oraz rozwinięta powierzchnia kontaktu międzyfazowego przekłada się bezpośrednio na wysokie współczynniki wymiany ciepła i masy. Natura złoża fluidalnego umożliwia stworzenie w nim bardzo korzystnych warunków dla takich procesów jak: suszenie, spalanie lub prowadzenia katalitycznych reakcji chemicznych. Celem badań było określenie wpływu zmiany prędkości czynnika fluidyzującego na proces mieszania zachodzący wewnątrz warstwy złoża. Zakres prac obejmował również badanie niejednorodności porowatości, tworzenia i asocjacji pęcherzy o różnych rozmiarach i kształtach. Badania prowadzono w reaktorze laboratoryjnym z pęcherzowym, atmosferycznym złożem fluidalnym w postaci piasku kwarcowego o różnym uziarnieniu i masie. Czynnikiem fluidyzacyjnym było powietrze podawane pod złoże poprzez dno sitowe dystrybutora gazu. Rejestrację obrazu prowadzono za pomocą szybkiej kamery firmy Basler model ACE acA2000-340kc, która umożliwiła zapis obrazu z częstotliwością wynoszącą 500 klatek na sekundę w wysokiej rozdzielczości. Dla zapewnienia właściwej ekspozycji pracującego reaktora zastosowano układ dwóch lamp halogenowych o mocy 400W każda. Analiza obrazu cyfrowego z prowadzonych eksperymentów wskazuje na obecność, co najmniej czterech charakterystycznych zjawisk w procesie fluidyzacji. W początkowej fazie, w skutek zwiększania prędkości strumienia gazu zaobserwowano fluidyzację jednorodną, w tym etapie nastąpiło rozluźnienie złoża i podniesienie cząstek o kilka minimetrów. W wyniku dalszego zwiększania prędkości gazu, w warstwie złoża wystąpiło wyraźne tłokowanie. Ziarna zostały podniesione o kilkanaście mm w górę kolumny, nastąpiło rozwarstwienie materiału sypkiego. W chwili, gdy nadciśnienie płynu zrównało się z ciśnieniem statycznym wywieranym przez warstwę złoża, rozpoczynała się fluidyzacja pęcherzowa. Faza pęcherzy charakteryzowała się dużą porowatością. W trakcie fluidyzacji można było niekiedy zaobserwować również przepływ fontannowy, charakteryzujący się centralizacją strumienia gazu, który porywa materiał złoża i wyrzuca go ponad powierzchnię. Pęcherze powietrza powstawały przy dnie sitowym i rosły podczas przepływu przez złożę na skutek zjawiska koalescencji. W trakcie badań zaobserwowano również możliwość nie tylko wzrostu pęcherzy, ale także dzielenia się ich na mniejsze. Wielkość pęcherzy zależała głównie od prędkości strumienia podawanego powietrza oraz wysokości złoża i jego masy. Pęcherze nie poruszały się wyłącznie pionowo w górę, zauważyć można było chaotyczny ruch poprzeczny. Prędkość pęcherzy powietrza zależna była również od ich średnicy i kształtu, co wskazuje na analogię z przepływem gazu przez kolumnę barbotażową. Intensywne mieszanie oraz wysoka powierzchnia kontaktu między fazowego w złożu fluidalnym, tworzy korzystne warunki dla prowadzenia takich procesów jak spalanie czy suszenie. W procesie fluidyzacji niejednorodnej występują różne formy mieszania ziaren, zależne od prędkości i charakteru przepływu fazy gazowej. Wysokość złoża oraz prędkość podawanego powietrza mają wpływ na kształt, rozmiar, sposób poruszania się pęcherzy powietrznych. (abstrakt oryginalny)
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.