Движение в кипящем (псевдосжиженном) слое

За последние годы все большее распространение в химической технологии получают так называемые процессы в кипящем слое. При проведении таких процессов мелкораздробленные твердые частицы находятся в восходящем потоке газа как бы в кипящем, или псевдосжиженном, состоянии. Многие процессы (горение, теплообмен, сушка, адсорбция), протекающие с участием твердой фазы в псевдосжиженном состоянии, сильно ускоряются.

При небольшой скорости газа слой твердых частиц, через который проходит газ, неподвижен. С увеличением скорости газа высота слоя твердых частиц начинает возрастать, и когда скорость газа достигает критической величины, при которой сопротивление слоя становится равным его весу, слой твердых частиц приобретает текучесть и переходит в псевдосжиженное состояние. При этом твердые частицы интенсивно движутся в потоке газа и весь слой движущихся частиц напоминает кипящую жидкость, отделенную резко выраженной поверхностью от газа, прошедшего кипящий слой.

II Перемещение жидкостей и газов

Трубопроводы

В химической промышленности применяются трубы: стальные (из углеродистых и легированных сталей), чугунные (из серого чугуна и ферросилида), из цветных металлов (алюминия, меди, свинца), керамические, из пластических масс (фаолита, текстолита, винипласта, полиэтилена и др.), из стекла и стальных с внутренним защитным покрытием (например, гуммированные).

Трубы соединяют посредством фланцев, сварки или на резьбе при помощи муфт (рис. 3).

Фланцы приваривают к трубе либо надевают на резьбе. Фланцы чугунных труб отливаются заодно с трубой. Трубы из хрупких материалов (ферросилид, керамика), из цветных металлов и пластических масс изготовляют с бортиками и соединяют на свободно вращающихся фланцах.

Плотность фланцевых соединений достигается посредством прокладок, которые зажимаются между фланцами при помощи болтов. При умеренных давлениях (в трубопроводах до 40 ат)прокладки изготовляют из мягких материалов – паронита, фибры, резины и др., при высоких давлениях – из металлов (мягкой стали, меди, алюминия) или выполняют их в виде металлической оболочки с сердцевиной из мягкого материала.

Трубы соединяются на фланцах посредством разнообразных фасонных частей (фитинги): колен, тройников, крестовин и др.

Для включения и выключения трубопроводов, а также регулирования потока жидкости или газа на трубопроводах устанавливают арматуру: краны, вентили, задвижки (рис. 4).

Сальниковый кран (рис. 4а) состоит из корпуса 1 и конической пробки 3 со сквозным отверстием, притертой к гнезду корпуса и прижатой к нему сальником 2. В натяжных кранах пробка прижимается к корпусу навертыванием гайки, что менее надежно обеспечивает герметичность.

Краны имеют простое устройство, их можно быстро открывать и закрывать; они отличаются также малым гидравлическим сопротивлением. Недостатки кранов: возможность заедания или прикипания пробки, нарушение герметичности (особенно при движении по трубам жидкостей, содержащих взвеси), трудность регулирования потока, т.к. сечение для прохода жидкости резко меняется при небольшом повороте пробки.

Краны изготовляют из чугуна, бронзы, керамики, пластмасс; их применяют на трубопроводах небольшого диаметра (до 50-80 мм) при температуре до 100ºС и давлении до 10 ат.

Более герметичны в широких пределах давлений и надежны в работе вентили и задвижки, отличающиеся точностью регулирования потока.

Недостатки вентилей: более сложное устройство и больше, чем для кранов, вес, непригодность при перемещении очень вязких жидкостей, большое гидравлическое сопротивление.

Задвижки обладают малым гидравлическим сопротивлением, легко открываются и закрываются, громоздки. Диаметр прохода применяемых задвижек от 50 до 1000 мм при давлениях до 100 ат.