základy procesního inženýrství - Vysoká škola báňská - Technická ...

3 Hydromechanické operace
Rozsah v P ε 0 < u 0 < u P mezi vznosem a úletem je obvykle dosti široký abychom v těchto mezích
provoz technických zařízení udrželi. Fluidní vrstva je významná zejména pro vznos částic v plynech;
vznos částic v kapalinách se většinou dá zajistit snáze jednodušším mícháním.
Fluidní vrstva se chová do
značné míry podobně jako
kapalina, takže se s ní dá
manipulovat lépe než s ležícím
zrnitým materiálem. Částice
jsou dosti rovnoměrně a
intenzivně obtékány kapalinou
nebo plynem, takže dochází
k dobrému styku těchto látek,
což je významné v řadě
chemických reaktorů.
Typickým použitím jsou
reaktory s fluidní vrstvou pro
některé reakce v plynech,
katalyzované pevnými
materiály ve vznosu (např.
krakování uhlovodíků). Ve
fluidních sušárnách se
z povrchu vznášejících částic (např. krystalový cukr) odpařuje proudem horkého vzduchu vlhkost.
Nejrozsáhlejší aplikací jsou ohniště fluidních elektrárenských kotlů, kde se spaluje ve vznosu zrnité
palivo, často ještě za přítomnosti mletého vápence, sloužícího pro odsíření. Vhodným rozšiřováním či
zužováním průřezu zařízení je možno účelně měnit mimovrstvovou rychlost a tím dosáhnout např.
toho, že jemné částice popílku jsou odneseny z topeniště a v jiném prostoru se nechají usadit, zatímco
neprohořelé částice paliva ve vrstvě setrvávají. Ze spodní části lože se dá zase odebírat kontinuálně
těžší ložový popel. Fluidace se dá také využít pro třídění částic podle pádové rychlosti (odstraňování
plev od zrna). V soustavě kapalina – zrnitý materiál se uvádění do vznosu aplikuje např. při
proplachování pískových filtrů – částice štěrku a písku poletující ve vznosu omílají při srážkách ze
svého povrchu nánosy, které proplachová voda odnáší.
Samotné zařízení pro fluidaci je jednoduché, vyžaduje však vydatné dodávání plynu; tedy je závislé na
energii, dodávané kompresory nebo dmychadly. Technické problémy fluidace se objevují zejména při
návrhu velkých zařízení, kde je klíčovým bodem návrh roštu, kterým se do prostoru uvádí plyn a
kterým naopak ani při sníženém toku plynu nepropadávají částice. Obvykle je tam soustava trubic, z
nichž nad každou je umístěna malá stříška. Při nerovnoměrném zavádění plynu pod zrnitý materiál
může plyn tvořit kanály a mrtvé zóny, procházet ve formě velkých bublin, pulzovat a také
vystřelovat jednotlivé částice vysoko vzhůru nad hladinu vrstvy. Tyto jevy se však také objevují jako
důsledek přirozené nestability fluidní vrstvy v intenzivních procesech s vysokými rychlostmi
proudění.
Pojmy k zapamatování
a b c d e
Obr. 3.54. Vrstva částic při rostoucím průtoku plynu.
a-pevné lože, b-fluidní lože, c-bublající fluidní vrstva,
d- pístující fluidní vrstva, e-úlet
Lože částic, monolitické lože, suspendované částice
Vznos, míchání, fluidace, disperzní materiál
Reynoldsovo a příkonové číslo pro míchání, Froudovo číslo
Pomaloběžná a rychloběžná míchadla
Fluidace, mimovrstvová rychlost, fluidace, prahová a úletová rychlost
70