Вибрационное псевдоожиженное кровать
Вибрационное псевдоожиженный слой (VFB) - это тип псевдоожиженного слоя, где механическая вибрация повышает производительность процесса флюдизации. С момента первого открытия вибрационного псевдоожиженного слоя, его вибрационные свойства оказываются более эффективными в работе с мелкими частицами, которые, по -видимому, очень трудно достичь с нормальным псевдоожиженным слоем. Несмотря на то, что многочисленные публикации и ее популярность в промышленных приложениях знания о динамике и свойствах вибрации очень ограничены. Будущие исследования и разработки необходимы для дальнейшего улучшения этой технологии, чтобы довести ее на другой уровень.
Введение
[ редактировать ]Технология вибрационного жидкости существует с момента его первого открытия в 1984 году Geldart, где он провел эксперимент, чтобы наблюдать за поведением различных типов групп частиц ведут себя, когда механизм вибрации вводится для дальнейшей псевдонизации частиц. [ 1 ] Хотя это было уже в течение последних 20 лет, было проведено лишь немногие исследования для дальнейшего улучшения этой технологии. Недавно мир сосредотачивается на экологически чистой технике для устойчивости Земли. Следовательно, было проведено дополнительные исследования для изучения влияния вибрации в жидкости, поскольку не только вибрационное псевдооборот является экологически чистым, но и дешевле сравниваться с другим псевдоожиженным слоем.
Основная фундаментальная
[ редактировать ]Улучшение по сравнению с обычной технологией псевдоожиженных слоев привело к обнаружению вибрационного псевдоожиженного слоя, где слой проектирует, комбинируя вибрацию и газ, текущий вертикально в направлении конвейерного слоя. Он предлагает некоторые преимущества псевдоожиженного слоя, однако корм будет двигаться вдоль вибрирующего конвейера до тех пор, пока они не будут адекватно высохнуть, чтобы расстаться, и это приведет к более низкой вероятности агломерата наращивания в корм; Следовательно, это полезно для обработки частиц C, которые имеют небольшой размер мелких частиц, в более мелкие агломераты. [ 2 ] [ 3 ]
Диапазон применения
[ редактировать ]Вибрационные жидкости, в основном используются в нескольких отраслях, таких как фармацевтические, сельскохозяйственные, катализатор , пластмассы, минералы, пищевые процессы. [ 4 ] [ 5 ] Типичными применениями для вибрационных псевдоожиженных слоев являются продукты для сушки в виде зерна и кристаллов, охлаждая сушеные продукты, агломерацию и грануляцию грубых частиц и стерилизация. [ 4 ] [ 6 ]
Дизайн доступен
[ редактировать ]Как упоминалось выше, вибрационное псевдооборот в основном используется в многочисленных отраслях промышленности, где необходим определенный размер частиц, чтобы быть последовательным без какого -либо дефекта для производства лучшего продукта для своего потребителя. Наиболее распространенными процессами, используемыми в технологии вибрационных флюидированных слоев, являются сушилки и кулеры.
Вибрационные псевдоожиженные сушилки
[ редактировать ]Стандартный тип вибрационной псевдоожиженной сушилки состоят из вибрирующего конвейера для лотка, где горячие газы из камеры будут течь через отверстия в лотке и вступать в контакт с материалами, которые должны быть высушены. Область подноса достаточно большая, чтобы переносить постоянный поток материала через слое и проходить вдоль палубы с низкой глубиной на подносе. Вибрации на палубу направлены на вертикальный компонент для оказания помощи в псевдонизации материала, тогда как горизонтальный компонент вибрации поддерживает в транспортировке материалов вдоль подноса. [ 5 ]
Вибрационный жидкий кулер
[ редактировать ]Вибрационные жидкости, охлаждающие, работают таким же образом, но вместо того, чтобы горячие газы питались из камеры, они имеют рециркулирующий воздух, текущий через камеру и оснащенные распылительными соплами для генерации водяного тумана в виде охлаждающей среды. Другие альтернативные конструкции включают в себя использование катушек холодной воды, а входной воздух проходит над ними, и эта опция используется, когда входящий воздух имеет большую разность температуры, сравнивая с охлаждением материала. [ 7 ]
Преимущества и ограничения вибрационного псевдоожиженного слоя
[ редактировать ]Некоторые из преимуществ вибрационных псевдоожиженных слоев включают в себя: [ 4 ] [ 7 ] [ 8 ]
- Непрерывная сушка по всему блоку.
- Обработайте продукты с широким диапазоном размера и формы частиц.
- Минимальная скорость жидкости и падение давления из -за того, что энергия вибрации переносится вдоль слоя.
- Повысить эффективность газа до твердого контакта.
- Механическая вибрация усиливает однородность и стабильность слоев псевдоожиженных слоев.
- Проще контролировать распределение времени пребывания обработанного материала, манипулируя интенсивностью амплитуды и частоты вибрации.
Ограничения вибрационного псевдоожиженного слоя следующие: [ 7 ] [ 9 ] [ 10 ]
- Температура воздуха входного воздуха до процесса сушилки ограничена.
- Климатическое состояние может повлиять на тепловую эффективность устройства.
- Создание местной области расширения приводит к нестабильному поведению структуры кровати.
Основные характеристики процесса
[ редактировать ]Чтобы дать более подробное представление о вибрирующем псевдоожиженном слое, было указано несколько характеристик, чтобы показать взаимосвязь между характеристиками, а также условия работы с тем, как они могут повлиять на некоторый процесс, проведенный с использованием вибрирующего псевдоожиженного слоя.
Поведение пустота при размере частиц
[ редактировать ]Термин «пустота» относится к расстоянию между материалами. Крайне важно знать, как поведение пустота определенных размеров частиц влияет на процесс в вибрирующем псевдоожиженном слое, поскольку они являются одним из ключевых факторов, которые следует учитывать при проектировании и масштабировании вибрирующего псевдоожиженного слоя от лабораторной масштаба до промышленного масштаба. Из нескольких проведенных экспериментов было показано, что вибрация помогает в псевдонизации частиц, поскольку осевое и радиальное распределение пустоши становится более однородной. Это особенно верно для вибрирующих жидкости с большими амплитудами вибрации. Также было обнаружено, что при увеличении высоты слоя слои частиц в слое могут быть демпфированы энергией вибрации. Анализ распространения волны показал, что на ее параметры влияют поведение флюдизации. [ 11 ]
Перенос энергии
[ редактировать ]В вибрирующем жидкости энергия переносится, когда вибрирующая стена вступает в контакт с частицами. Эти частицы сталкиваются с другими частицами в слое, которые пропускают кинетическую энергию в виде распространения волны во всем вибрирующем жидкости. Величина передаваемой энергии относительно амплитуды. Это связано с колебаниями, вызванными волновым отражением границы средней, в вибрирующем жидкости. [ 12 ]
Пузырьковое поведение
[ редактировать ]Чтобы оценить пузырьковое поведение вибрирующего псевдоожиженного слоя, были также учитываются такие факторы, как размер пузыря и его скорость. Для различных амплитуд и частот вибрации было проведено числовое моделирование вибрирующего псевдоожиженного слоя, чтобы лучше понять поведение пузырьков в условиях вибрирующих. Результаты показали, что из -за колебательного смещения вибрирующего псевдоожиженного слоя приводит к увеличению среднего диаметра пузырьков, но снижает скорость ускорения пузырьков. Таким образом, был сделан вывод, что пузырьковое поведение в вибрирующем жидкости зависит от вибраций. [ 13 ]
Многокомпонентная влага
[ редактировать ]Чтобы рассмотреть многокомпонентное твердое вещество в вибрационном жидкости в сушилке, модель была использована для оценки характеристик сушки тонкого слоя частицы, которая была смачивана многокомпонентной смесью. Это было сделано, чтобы лучше понять сложную обработку многокомпонентной сушки, которая является утомительным и трудоемким процессом. Основываясь на модели с использованием потока штепсельной промышленности твердых веществ, были определены селективность и наилучшие условия сушки для достижения идеальной конечной составы влаги. Для компонентной смеси, которая очень летучна, состав жидкости, которая оставалась в продукте от вибрирующего жидкости, может контролироваться с использованием небольшого количества других компонентов до твердой подачи. [ 5 ]
Капля давления
[ редактировать ]Зная, что одним из преимуществ вибрирующего псевдоожиженного слоя является его небольшое падение давления, было проведено несколько исследований, чтобы показать, что для данного диапазона рабочего состояния падение давления вибрирующего слоя по сравнению с обычным. Это также имеет место при сравнении минимального падения давления флюдизации, когда вибрация уменьшается из -за увеличения амплитуды и уменьшения частоты. [ 14 ] Присутствие этого падения давления на вибрирующем псевдоожиженном слое оказывает большое влияние на тепло и массоперенос в процессе. Существует увеличение пористости слоя , которое соответствует снижению потери давления. Это изменение потери давления зависит от частоты и амплитуды вибрации поверхности. [ 15 ]
Влияние высоты кровати
[ редактировать ]Высота кровати для вибрирующего псевдоожиженного слоя также является важной характеристикой, поскольку он также влияет на несколько других параметров. Из предыдущих исследований было обнаружено, что для вибрирующего псевдоожиженного слоя минимальная скорость жидкости влияет высота слоя. Кроме того, изменения в высоте слоя для вибрирующего псевдоожиженного слоя также также влияют на поведение псевдоожигания и динамику потока. Увеличивая статический рост слоя, в центральной части вибрирующего псевдоожиженного слоя увеличивалось увеличение сплошной концентрации. [ 16 ]
Эвристика, которая будет использоваться при проектировании процесса
[ редактировать ]При первом проектировании вибрирующего псевдоожиженного слоя была следована определенная эвристика , так что конструкции вибрирующего псевдоожиженного слоя можно было лучше всего подходить для желаемого процесса, а также для знания оптимальных условий работы, которые будут использоваться. Некоторые из эвристики:
Мотивация из предыдущего процесса
[ редактировать ]После того, как первые несколько псевдоожиженных слоев были успешно применены в промышленные процессы, спрос на большее количество типов технологии флюдизации выросла для удовлетворения растущего промышленного спроса. Добавление вибрационного механизма к псевдоожиженному слою в 1984 году, где Geldart [ 1 ] показал, что использование механического вибрирующего сита может улучшить производительность флюидирования небольшого размера мелких частиц. Эти эксперименты трудно обрабатывать эти порошки путем жидкости из -за непредсказуемого поведения частиц. Позже было обнаружено, что это будет дешевле и более экологически чисто, добавив вибрацию в процесс флюдизации. Затем многие другие использовали в качестве отправной точки для дальнейшего исследования флюдизации, основанных на эффектах вибраций. Mujumdar (1988) [ 17 ] Разработал два метода с использованием вибрационной техники флюдизации для жидкости горячих чувствительных и пастых материалов. Yoshihide et al. (2003) [ 18 ] изучал влияние вибрации на поведение жидкости и прогнозирование минимальной скорости жидкости. Kaliyaperumal et al. (2011) [ 19 ] Определил эффект различной вибрации на частицы Nano и Sub-Micro, эти частицы трудны для жидкости при отсутствии механической вибрации и обладают особыми свойствами.
Моделирование процесса
[ редактировать ]Как упоминалось ранее, одним из способов определения наилучших условий работы будет создание математической модели или модели процесса с использованием программного обеспечения для моделирования вибрирующего жидкости для желаемого процесса. Эффекты скорости и температуры газа были смоделированы. Одним из оптимальных рабочих условий будет увеличение скорости сушки. Это связано с тем, что при увеличении скорости сушки процесс сушки в вибрирующем псевдоожиженном слое будет короче, что придает вибрирующему псевдоожиженному слою в целом лучшей эффективностью. Есть 3 основных механизма, которые определяют скорость сушки. Механизмы представляют собой тепло и массоперенос в газовой стороне, термодинамическое равновесие между двумя фазами во время контакта и тепло и массопереносом в влажном твердого веществе. Эти три механизма будут увеличиваться с увеличением скорости газа, а также коэффициентом тепло и массового переноса . Это приведет к увеличению скорости сушки из -за повышения температуры газа, что приводит к снижению влажности газа. [ 20 ] Эффекты размера частиц также были смоделированы. Было обнаружено, что. Большой частица требуется более длительное время, чтобы высохнуть, чтобы достичь того же содержания влаги из -за увеличения сопротивления внутри частиц против тепла и массового переноса. Поскольку сопротивление против теплопередачи внутри частицы ниже, чем сопротивление против переноса массы; Тепло конвекции, не используемое для испарения воды, используется для повышения температуры материала, что приведет к более высоким коэффициентам переноса влаги в частицах и вызовет более высокую скорость сушки. Следовательно, был сделан вывод, что для достижения оптимальных условий работы, частицы, которые подаются в вибрационное псевдообочное русло, должны быть уменьшены. Обычно размер частиц материала подачи не является контролируемым параметром, если не используются такие методы, как шлифование, но это будет включать в себя дополнительные рабочие затраты, которых следует избегать. Следовательно, другим вариантом будет увеличение интенсивности вибраций в вибрирующем жидкости. [ 20 ]
Масштабирование
[ редактировать ]Одной из последних частей эвристики будет масштабирование вибрирующего псевдоожиженного слоя от лабораторного масштаба до промышленного масштаба. Есть некоторые факторы, которые следует учитывать при продолжении масштабирования. Одним из них будет энергопотребление промышленного вибрирующего псевдоожиженного слоя. Это потому, что потенциальный клиент хотел бы знать требования процесса. Следовательно, необходимо учитывать индивидуальное потребление энергии для каждой части вибрирующего жидкости. [ 21 ] То же самое можно сказать о вибрирующей псевдоожиженной кровати, когда мы смотрим на него с экономической точки зрения. Большинство покупателей вибрирующей псевдоожиженной кровати, скорее всего, будут использовать его для процесса для получения прибыли. Следовательно, должен быть проведен подробный анализ затрат. [ 21 ] С точки зрения окружающей среды, не так много беспокоиться, за исключением возможных проблем безопасности, поскольку сама вибрирующая жидкость, как правило, считается экологически чистым, потому что произведенные отходы уже рассматриваются в процессе. Наконец, не забывая о характеристиках, которые могут вызвать эффект при масштабировании, таких как поведение пустоты на размере частиц, как упоминалось ранее. [ 11 ]
Производство потока отходов
[ редактировать ]Для вибрационного жидкости общие отходы включают пепел, пыль и небольшие твердые частицы, образующиеся с помощью материалов, контактирующих / нагрева. Впускной газ и переполнение из псевдоожиженного слоя обычно должны быть очищены из -за проблем с окружающей средой. Поток отходов также содержит большое количество продукта, которое нас интересует, и необходимо восстановить. Этот процесс может быть достигнут с помощью простых методов разделения, таких как газовые циклоны, сумки и скрубберы.
Газовые циклоны
[ редактировать ]Газовый циклон - это устройство для отделения небольших твердых частиц от подвески в газе. При кормлении газа, тангенциально в корпус циклона, высокоскоростный вращающийся поток установил центробежную силу и создает вихри частиц. [ 22 ] Различные циклоны имеют разные спецификации и характеристики. Как правило, более 100 мкМ или плотных частиц, которые имеют большую инерцию, толкаются к стене и погружаются в нижнюю часть циклона, выходят через нижнюю часть. Эта часть твердого тела будет собираться как продукт псевдоожиженного слоя. Если требуется процесс, несколько циклонов могут работать параллельно для повышения эффективности или последовательно для увеличения восстановления. Переполнение содержит газ и небольшое количество золы и пыли, его обычно осаждаются в воздух или подают в сумку для дальнейшей обработки.
Багарь
[ редактировать ]Багарь - это устройство управления загрязнением воздуха , предназначенное для фильтрации частиц из воздуха или другого газа с помощью инженерных тканевых фильтров. Различные методы очистки багажа могут применяться к различным приложениям. Общий принцип состоит в том, чтобы использовать тепло или давление для пульсирования воздуха через верхнюю часть материала из ткани, чтобы отделить собранные частицы от мешков. Частицы «штрафы», такие как пепел и пыль, будут отбрасываются и собраны в ящику для разрядки штрафов. Альтернативно, штрафы могут быть вновь введены в исходный поток продукта с вращающимся клапаном типа «продувка». Очищенный газ будет осажден в атмосферу промышленным выхлопным вентилятором и стеком.
Скруббер
[ редактировать ]Скруббер также является устройством управления загрязнением воздуха. По сравнению с Baghouse, скруббер вводит сухой реагент или суспензию в грязный питательный газ, через контакт целевых материалов для удаления загрязнения. В зависимости от свойств соединения, различные загрязнители соответствуют различным методам очистки и реагентам. Для пепла и пыли воду можно использовать в качестве раствора для очистки.
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный [1] Жидкость когезионных порошков , Geldart, D., Harnby, N., Wong, AC, «Жидкость когезионных порошков», Technology Technology, январь 1984, 37 (1), стр. 25-37
- ^ [2] Высыхание вибраалидированного слоя цитрусового остатка обработки для восстановления побочных продуктов , ROE, EA, (2003). 'Fibrofluidized Drue Drinking остатка цитрусовой обработки для побочного продукта
- ^ [3] Флюидированные сушилки - недавний аванс , Daud, WRW, (2008). «Флюидированные сушилки для кроватей - недавнее продвижение», Advance Powder Technology, 19, 403–418
- ^ Jump up to: а беременный в [4] [ Постоянная мертвая ссылка ] Технология флюидированного кроватя для отделки продукции , Allgaier, «Технология флюдированного кровати для отделки продукции»
- ^ Jump up to: а беременный в [5] Моделирование вибрированной флюдизированной сушилки для твердых веществ, содержащих многокомпонентную влажность , Picado, A. & Martinez, J., (2006). «Моделирование вибрированной флюдизованной сушилки для слоев для твердых веществ, содержащих многокомпонентную влажность», Межамериканская конфедерация химической техники
- ^ [6] Кровать жидкости для сушки и охлаждения , носитель, «сушка и охлаждающий кровать жидкость»
- ^ Jump up to: а беременный в «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 15 октября 2013 года . Получено 15 октября 2013 года .
{{cite web}}
: CS1 Maint: архивная копия в качестве заголовка ( ссылка ) Передача тепла вибрирующим жидким слоем , Kinergy Corporation, «Передача тепла с вибрирующим псевдоожиженным слоем» - ^ [7] Гомогенные характеристики жидкости вибрирующих жидкостей , Джин, Х., Тонг, З., Чжан, Дж. И Чжан, Б. (2004), «Гомогенные характеристики жидкости вибрирующих жидкостей». Может. J. Chem. Eng., 82: 1048–1053
- ^ [8] Гидродинамика вибро-флюидизированных слоев , S. satija & il Zucker (1986), «Гидродинамика вибрируемых слоев», Технология сушки: Международный журнал, 4: 1, 19-43
- ^ . 449-470
- ^ Jump up to: а беременный [10] Влияние вибрации на поведение пустота в поведении в псевдоожиженных слоях с большими частицами , Jin, H., Zhang, J., Zhang, B. (2007). «Влияние вибрации на поведение пустота в сфере жидкости с большими частицами», Brazilian Journal Chemical Engineering, Vol.24, N.3, pp. 389-397. ISSN 0104-6632
- ^ . «Механизм переноса энергии в вибрирующем жидкости», Journal Chemical Engineering, том 78, выпуски 2–3, страницы 115-123, ISSN 1385-8947
- ^ [12] Характеристика поведения пузырьков в вибрированных псевдоожиженных слоях с помощью двухлетних моделирования CFD в сочетании с данными по акселерометрии , E. Cano-Pleite, J. Gómez-Hernández, J. Sánchez-Prieto и A. Acosta-iborra , «Характеристика поведения пузырьков в вибрированных псевдоожиженных пластах с помощью двухлетних моделирования CFD в сочетании с данными по акселерометрии» в «14-й Международной конференции по псевдонизации-от оснований до продуктов», Eds, серия симпозиумов ECI, объем (2013)
- ^ . '
- ^ Некоторые свойства вибрирующего псевдоожиженного слоя , Chlenov, VA, Mikhailov NV, (1967). Журнал инженерной физики, 9 (2), с. 137-139. doi : 10.1007/bf00828686
- ^ . «Высота слоя и воздействие плотности материала на гидродинамику псевдоожиженного слоя», Chemical Engineering Science, 66 (16), с. 3648–3655
- ^ [15] Применение методов вибрации для сушки и агломерации при обработке пищевых продуктов , Муджумдар А., Эрдес, К. с.255-274
- ^ [16] Прогнозирование минимальной скорости жидкости для вибрированного жидкости , Mawatari, Y., Tatemoto, Y., Noda, K., (2003). «Прогнозирование минимальной скорости жидкости для вибрированного псевдоожиженного слоя», Technology Technology, 131 (1), с.66 -70
- ^ . -Микронные порошки с использованием механической вибрации », Партиология, 9 (3), с. 279-287
- ^ Jump up to: а беременный [18] Математическое моделирование непрерывной вибрирующей псевдоожиженной сушилки для зерна , Picado, A., Martínez, J., (2012). «Математическое моделирование непрерывной вибрирующей флюизированной сушилки для зерна», Technology Drying Technology: Международный журнал, 30:13, с. 1469–1481
- ^ Jump up to: а беременный [19] Разработка коммерческого масштабного вибро-флюидизированного кровати Пэдди , Wetchacama, S., Soponronnarit, S., Jariyatontivait, W., (2000). «Разработка коммерческой масштабной вибро-флюидизированной сушилки для рисования», Школа энергетики и материала: Технологический университет Тонибури, 34, с. 423-430
- ^ [20] Gas Cyclone , Svarosky, L., (2009). 'Газовый циклон'