La capa de partículas sólidas que se fluidifica bajo la acción de un fluido se denomina lecho fluidizado. Dependiendo de la velocidad del fluido, el lecho puede tener diferentes características de fluidización (Figura 1). Si el caudal U es demasiado bajo, el lecho quedará fijo y el fluido solo fluirá a través de los espacios entre las partículas, y la caída de presión Δp aumentará con el caudal U (Figura 2). Si el caudal aumenta hasta el punto en que la caída de presión es igual al peso del lecho por unidad de sección transversal, las partículas sólidas comienzan a flotar y el lecho se vuelve fluido. Este estado se denomina fluidización mínima o fluidización inicial. En este momento, el caudal calculado en función de la sección transversal del lecho vacío se denomina velocidad de fluidización inicial o velocidad mínima de fluidización Umf. A medida que el caudal aumenta nuevamente, el lecho continuará expandiéndose a medida que aumenta el caudal y aparecerá una zona de operación estable con una caída de presión estable y un buen rendimiento del flujo, lo que se denomina fluidización normal. Si el caudal continúa aumentando, la turbulencia del lecho se intensificará y la superficie del lecho será cada vez más difícil de identificar. Cuando la velocidad del flujo alcanza un punto en el que la fuerza de arrastre sobre una sola partícula sólida es igual al peso de flotabilidad de la partícula, las partículas comienzan a ser arrastradas por el flujo de aire. El caudal del lecho vacío en este momento se denomina velocidad terminal o velocidad de extracción ut. Los valores Umf y ut están determinados por las propiedades de las partículas y el fluido, y son los límites superior e inferior para el funcionamiento general del lecho fluidizado burbujeante.
Se llama fluidización masiva; en el sistema de fluidización gas-sólido, si las partículas son muy finas, después de que la velocidad del gas excede Umt, el lecho puede continuar expandiéndose uniformemente, y solo cuando la velocidad del gas aumenta. aumenta Las burbujas solo comenzarán a aparecer cuando la velocidad inicial del gas burbujeante sea Umb; si las partículas son gruesas, las burbujas aparecerán una vez que la velocidad del gas exceda Umf; La parte de burbujas en el lecho fluidizado se llama fase de burbujas y el resto se llama fase de leche. Esta última es la fase mixta gas-sólido en la condición de burbujeo inicial. Debido a que hay burbujas en el lecho fluidizado gas-sólido, la proporción de vacíos en el lecho es desigual y la superficie del lecho fluctúa, por lo que se llama fluidización convergente. Debido a que el burbujeo hace que la superficie del lecho fluctúe en un estado de ebullición, también se llama fluidización convergente. llamado lecho ebullente o lecho burbujeante.
Las burbujas en el lecho fluidizado se fusionarán y aumentarán de tamaño a medida que aumentan. Si el diámetro del lecho es tan pequeño que está lleno de burbujas, las burbujas aumentarán alternativamente con la fase de emulsión para formar una hinchazón. cama. Si el material extraído se repone continuamente en el lecho donde la velocidad del aire excede la velocidad de extracción, el flujo de aire dispersará rápidamente las partículas introducidas y finalmente las sacará. En este momento, debido a que hay una cantidad considerable de material en el lecho, la turbulencia es severa, por lo que el lecho fluidizado en este estado se llama lecho turbulento. Si la velocidad del gas aumenta aún más, coexisten al mismo tiempo varias formas de partículas en el lecho, desde densas, floculantes hasta completamente dispersas. Este lecho se denomina lecho rápido (fluidizado). La parte superior de la Figura 3 es un diagrama esquemático de varios lechos fluidizados, y la parte inferior muestra correspondientemente el cambio de la caída de presión por unidad de longitud en el lecho fluidizado con el caudal.
Si el gas se pulveriza en el lecho cilíndrico desde el fondo de un lecho cilíndrico con fondo cónico, se formará un chorro para llevar algunas partículas del cono hacia arriba, formando un chorro en el centro del lecho cilíndrico. zona de mudanzas. Las partículas expulsadas de la superficie del lecho se dispersan en todas direcciones y forman un lecho móvil que se mueve hacia abajo en el espacio anular entre la zona de pulverización y la pared del lecho. Hay un límite claro entre éste y la zona de pulverización. El gas se rocía desde el fondo, trayendo las partículas a la interfaz mientras penetra en el lecho móvil y va contra el flujo de partículas. Este tipo de lecho se llama lecho con pico (Figura 4). El lecho con pico es adecuado para procesar partículas grandes, como calentamiento y enfriamiento de partículas, secado de granos, granulación y recubrimiento, mezcla de partículas, etc.
Cuando un fluido fluye a través de un lecho de partículas sólidas, aquellas partículas cuya velocidad terminal es menor que la velocidad del flujo serán eliminadas una tras otra. Este fenómeno se llama elución. A menudo hay un gran espacio en la superficie del lecho fluidizado gas-sólido, que se denomina espacio libre. Esto se debe a que, además del efecto de eyección, cuando las burbujas estallan en la superficie del lecho, muchas partículas son lanzadas hacia arriba. Las partículas con una velocidad terminal mayor que la velocidad del gas caerán gradualmente al lecho desde el espacio libre y las finas. Las partículas con una velocidad terminal menor que la velocidad del gas caerán en el lecho una tras otra arrastradas por la corriente de aire. La altura máxima a la que las partículas pueden regresar al espacio libre se llama altura de separación por arrastre. La entrada del separador ciclónico primario debe estar en esta posición.