Movimiento de la burbuja: Después de que el gas es expulsado por los pequeños orificios de la placa de distribución, se divide en burbujas y flota hacia arriba. Durante el proceso de subida, las burbujas tienden a agregarse y aumentar mientras intercambian calor y masa con la fase láctea circundante. Cuando las burbujas son grandes, las partículas las rompen fácilmente. Las burbujas estallan y desaparecen a medida que suben a la superficie del lecho. La velocidad de ascenso ubr (cm/s) de una sola burbuja es proporcional a la 1/2 potencia del diámetro de la burbuja db (cm), generalmente expresada mediante la siguiente fórmula:
ubr=K(gdb) ,
Donde k es una constante experimental (aproximadamente 0,711); g es la aceleración de la gravedad (cm/segundo). La velocidad de ascenso de los grupos de burbujas es mayor que la de las burbujas individuales.
En un lecho bidimensional y de sección transversal plana, se observa fácilmente a simple vista el comportamiento de las burbujas a medida que se van llenando entre las paredes delantera y trasera. La desventaja de un lecho bidimensional es que el efecto de pared es demasiado grande, en el que el movimiento de las burbujas es diferente del de un lecho tridimensional real (un lecho cilíndrico con un diámetro de lecho mayor que las burbujas).
Modelo de burbuja 1961 J. F. Davidson propuso el modelo de burbuja del lecho fluidizado: la burbuja es esférica; la burbuja no contiene partículas sólidas y la presión es uniforme la burbuja está rodeada por una fase de emulsión que se mueve hacia abajo; y está en un estado fluidizado inicial; las partículas sólidas se mueven a lo largo de las burbujas eléctricas; la fase emulsionada puede considerarse como un medio viscoso incompresible; el flujo de gas en la fase emulsionada sigue la ley de filtración entre espacios. Derivó la distribución de presión alrededor de la burbuja y la distribución de velocidades de sólidos y gases. Basándose en la propiedad de que el gas puede atravesar la pared de la burbuja, dedujo que habría una nube de burbujas alrededor de la burbuja (Figura 6). P.N. Luo confirmó la existencia de nubes de burbujas mediante fotografías de rayos X. Si UBR
El modelo de Davidson es básicamente correcto, pero la nube de gas calculada es demasiado grande. El modelo de P. Jackson y el modelo de J. D. Murray son modificaciones del modelo de Davidson y las nubes de burbujas obtenidas se acercan más a la realidad. Sin embargo, estos modelos suponen que las burbujas son esféricas, lo cual no es el caso. Dado que la presión en el lado inferior de la burbuja es menor que la presión de la emulsión externa, el fondo de la burbuja es cóncavo, creando una estela turbulenta de vórtice en esta área (Figura 8), cuyo volumen es aproximadamente 1/3 del volumen de burbuja. El vórtice de estela se llena con la fase emulsionada y asciende con las burbujas, que es la razón principal de la mezcla de partículas sólidas en el lecho.
Debido a la formación, movimiento y coalescencia de las burbujas, se produce convección y difusión de calor y masa entre burbujas y nubes de burbujas, y entre nubes de burbujas y fases emulsionadas. Este intercambio de interfase es una razón importante para mejorar la transferencia de calor, la transferencia de masa y la reacción en el lecho fluidizado.
La mayoría de los experimentos para medir el comportamiento de las burbujas en lechos fluidizados utilizan microsondas para reducir la interferencia en el estado fluidizado. Por ejemplo: ①Método de transmisión de luz: utilizando la diferencia de transmitancia entre las burbujas y la fase emulsionada, la sonda. se utiliza Está hecho de componentes (como fibras ópticas) que incluyen emisión y recepción de luz, y se inserta en el lecho para la detección. ② Método de conductividad: si las partículas sólidas tienen buena conductividad, se puede utilizar el cambio en la resistencia de la sonda; detectar burbujas; (3) Método de capacitancia: para partículas no conductoras, debido a las diferentes capacitancias de las burbujas y las fases de la emulsión, se utiliza para la detección una sonda compuesta por pequeñas láminas de electrodos con una separación de aproximadamente 10 mm. Por ejemplo, usar varias sondas o instalar sondas en diferentes posiciones en una sonda puede determinar el tamaño, la frecuencia, la velocidad e incluso la forma de las burbujas (4) Método del termistor: dado que la leche transfiere calor más rápido que las burbujas, cuando la sonda está en el; área de la fase de leche, su resistencia aumentará debido a la disminución de la temperatura, de modo que se puedan detectar burbujas. ⑤ Método piezoeléctrico: un método que utiliza sensores piezoeléctricos para detectar burbujas cuando el sensor piezoeléctrico encuentra burbujas, no hay perturbaciones; En la fase emulsionada, la señal cambia debido al impacto de las partículas.
Además, existen métodos de medición sin contacto, como el método de rayos X. Se puede utilizar para visualizar formas de burbujas y despertar vórtices en un lecho tridimensional. Debido a que no hay sonda, el estado de fluidización no se ve afectado, pero debido a limitaciones de potencia, la profundidad de penetración es limitada.
El fenómeno por el cual las partículas sólidas transportadas por el flujo de aire son arrastradas por un flujo de aire a una velocidad suficientemente alta. Los flujos con porosidad pequeña, alta densidad de lecho y alta relación sólido-gas se denominan flujo de fase densa, como la descarga vertical descendente de una tubería, el lecho móvil descendente, el transporte de partículas sólidas con gas en fase densa, el lecho fluidizado de burbujas y su desbordamiento. .flujo en el sistema, etc. Los flujos con alta velocidad del gas, alta porosidad, baja densidad del lecho y distribución uniforme del gas sólido se denominan flujos de fase diluida. Por ejemplo, el transporte de partículas sólidas en una corriente de gas de dilución, el flujo en un espacio de separación sobre la superficie de un lecho fluidizado, etc.
En los gasoductos verticales, la velocidad de congestión es la línea divisoria entre el transporte en fase densa y el transporte en fase diluida. Cuando el caudal de sólidos del gasoducto permanece sin cambios, la caída de presión por unidad de longitud de tubería es la suma de la caída de presión por fricción y la caída de presión del peso de la columna de material de soporte. Cuando la velocidad del gas (generalmente expresada por la velocidad del gas u0 equivalente a la de una tubería vacía) es baja, la caída de presión por fricción es pequeña y la densidad del lecho es alta, por lo que la caída de presión de la columna de soporte también es grande. Cuando la velocidad del gas es alta, la caída de presión por fricción es grande, pero la caída de presión de la columna de soporte es pequeña. Por tanto, bajo estos dos efectos opuestos, aparecerá el punto más bajo d de caída de presión. Cuando la velocidad del gas cae por debajo de la velocidad del gas correspondiente al punto de menor caída de presión, el flujo de gas ya no es suficiente para soportar el lecho de mayor densidad. Cuando la velocidad del gas disminuye a un cierto valor, el material en la tubería se bloqueará y la caída de presión aumentará bruscamente. La velocidad del gas en este momento se llama velocidad de congestión (Figura 9).
En los gasoductos horizontales, la velocidad de deposición es la línea divisoria entre el transporte en fase densa y el transporte en fase diluida. Suponiendo que el caudal de sólidos en el gasoducto es constante, cuando la velocidad del gas es alta, la caída de presión disminuye a medida que disminuye la velocidad del gas porque las partículas sólidas se pueden dispersar uniformemente a lo largo de la sección transversal del gasoducto. Una vez que la velocidad del gas cae hasta el punto en que las partículas ya no están completamente suspendidas y comienzan a sedimentarse en el fondo del tubo, la caída de presión por unidad de longitud del tubo alcanza un mínimo. Si la velocidad del gas continúa disminuyendo, el canal de flujo de gas en el tubo se contraerá debido a la deposición sólida y la caída de presión aumentará bruscamente a medida que el caudal de gas disminuya aún más. La velocidad del gas correspondiente a la caída de presión más baja se denomina velocidad de deposición (Figura 10).
Cuando la velocidad del gas en el tubo vertical es mayor que la velocidad de congestión y la velocidad del gas en el tubo horizontal es mayor que la velocidad de deposición, el transporte es transporte en fase diluida. Se caracteriza por una alta velocidad del gas, baja presión, gran volumen de transporte y baja relación sólido-gas, pero también sufre un severo desgaste de partículas y tuberías.