Siperm Fluidyzacja, aeracja, napowietrzanie
Spieki o wysokiej porowatości wytwarzane przez niemiecką firmę TRIDELTA Siperm GmbH są idealnym materiałem do zastosowania w systemach, gdzie podstawowym procesem, jaki się wykorzystuje, jest fluidyzacja medium sypkiego. Spieki porowate gwarantują równomierny rozpływ powietrza na całej swojej powierzchni, co pozwala na w pełni kontrolowane prowadzenie procesu fluidyzacji przy jednoczesnym zwiększeniu wydajności aeracyjnej i ograniczeniu ilości czynnika gazowego.
Istota procesu fluidyzacji polega na tym, że przy przedmuchiwaniu warstwy materiału ziarnistego od dołu ku górze za pomocą gazów, przy określonej prędkości przepływu gazu (tzw. prędkości krytycznej), przechodzi ona w stan półzawieszony, czyli fluidalny i przyjmuje właściwości cieczy. W tym stanie odstęp pomiędzy poszczególnymi cząstkami zwiększa się na tyle, że na ich przemieszczenie potrzebne jest mniejsze zużycie energii niż w przypadku gdyby warstwa nie była zawieszona w strumieniu gazu. Lepkość ładunku fluidalnego zmniejsza się wraz ze zwiększeniem prędkości przepływu gazu przez złoże.
Przy fluidyzacji dwóch rodzajów cząstek stałych, różniących się znacznie rozmiarami lub gęstością, następuje segregacja tych cząstek, przy czym cząstki małe gromadzą się w górnych, a duże w dolnych warstwach złoża. Faza fluidalna jest podobna do cieczy tylko przy fluidyzacji jednorodnej, tzn. gdy:
– fluidyzowane złoże jest materiałem jednorodnym,
– gaz przepływa z jednorodną prędkością w całym przekroju warstwy,
– obserwuje się brak powstawania pęcherzyków i kanałów.
Maksymalna prędkość przepływu gazu przy fluidyzacji jednorodnej zależy od właściwości cząstek stałych i konstrukcji aparatu. Hydrodynamika ładunku fluidalnego może być przedstawiona za pomocą krzywej fluidyzacji, określającej zależność pomiędzy prędkością przepływu gazu a oporem przepływu przez warstwę materiału, którego ilość na sicie pozostaje niezmienna. Na samym początku przedmuchiwania złoże pozostaje spokojne, a jego opór zwiększa się proporcjonalnie do prędkości przepływu gazu w potędze „n” (odcinek 0A krzywej z zamieszczonego niżej rysunku).
W miarę zwiększania prędkości czynnika, siła podnosząca, działająca na ziarno, zwiększa się na tyle, że wzajemne ciśnienie pomiędzy ziarnami zanika. Wskutek nieidealnego kształtu ziaren punkty przyłożenia siły podnoszenia nie odpowiadają zazwyczaj ich środkom ciężkości. Powstający w ten sposób moment obrotowy wprawia ziarna w ruch obrotowy, a równocześnie zachodzi ich orientacja w kierunku przepływu strumienia gazu. Złoże ulega spulchnieniu i zaczyna pozornie pęcznieć (odcinek AB na rysunku). Przy prędkości Vk opór złoża osiąga maksimum a następnie obserwuje się z reguły spadek oporu spowodowany powstawaniem kanałów, przez które przechodzi część gazu. Tworzenie się kanałów wywołuje określone zwiększenie prędkości przepływu gazu przy zmniejszającym się oporze warstwy (odcinek BC). Tak więc w początkowym stadium fluidyzacji obserwuje się pewną „strefę przejściową”, która charakteryzuje się niejednorodnością struktury złoża i nietrwałością jego stanu fluidalnego. W tym stadium w ładunku powstają tylko pojedyncze „wytryski”, odpowiadające jak gdyby gwałtownemu wrzeniu, natomiast większa część ziaren pozostaje prawie nieruchoma. Prędkość gazu V’fl, odpowiadającą minimalnemu oporowi ładunku fluidalnego (punkt C), przyjęto uważać za początek pierwszego stadium fluidyzacji. Stopniowe zwiększenie prędkości przepływu gazu powyżej wartości V’fl sprzyja powstawaniu nowych ognisk „wrzenia”, przy czym zwiększa się intensywność ruchu ziaren w ładunku i powiększa się równomierność „wrzenia”. Opór warstwy nieco rośnie (odcinek CD), po czym pozostaje praktycznie stały. Prędkość gazu V”fl przyjmuje się jako początek drugiego stadium fluidyzacji – „wrzenia burzliwego”.
Pierwsze stadium fluidyzacji charakteryzuje się nieznacznym mieszaniem ziaren w całej objętości ładunku z powodu tworzenia się kanałów i wskutek tego niedostatecznym kontaktem między gazem i ziarnem. Drugie stadium fluidyzacji wiąże się z intensywnym ruchem ziaren w całej objętości ładunku, stosunkowym zmniejszeniem się wpływu kanałów i poprawą kontaktu pomiędzy gazem a ziarnem. Dla celów praktycznych ważne jest określenie granic występowania stanu fluidalnego:
Krytyczną prędkością fluidyzacji nazywa się prędkość strumienia gazu, odpowiadającą momentowi, w którym siły ciśnienia statycznego oraz dynamicznego równają się ciężarowi ładunku. W tym momencie zostaje naruszona niezmienność ładunku materiału sypkiego jako monolitu.
Należy w tym miejscu wyraźnie zaznaczyć, że w przypadku zapotrzebowania na system wspomagania wysypu, nie ma konieczności fluidyzowania całej zawartości silosa. Umiejętne wykorzystanie nośnika gazowego nawet lokalnie (w obszarze wysypu) może zagwarantować znakomite efekty przy zdecydowanie mniejszej konsupcji gazu.
Zapraszamy do zapoznania się z dokładniejszym opisem oferowanych przez TRIDELTA Siperm GmbH materiałów, które są zawarte w folderze informacyjnym (zakładka: Pliki do pobrania).
Można także teraz zapoznać się z informacjami zawartymi w folderze klikając tutaj.
