Труды КНЦ вып.3 (ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ вып.1 3/2010(3))

При этом частицы в слое могут находиться в од­ ном из нескольких состояний: плотного слоя, осаж­ дения, псевдоожиженного слоя и гидротранспорта в зависимости от их физических свойств и скорости фильтрующейся жидкости. Поскольку слой состоит из частиц с различными размерами, плотностями, формами, магнитными свойствами и другими физи­ ческими свойствами состояние частиц слоя при од­ ной и той же скорости жидкости будет различным. С увеличением скорости движения газа через слой зернистого материала наблюдается ряд последовательно меняющихся различных гидро­ динамических режимов (рис. 2). При малых скоростях жидкости - фильтрация через неподвижный слой (участок ОА), характерной чертой которой является отсутствие движения частиц и тесный контакт между ними. Далее, при достижении скорости фильтрации жидкости w K начинается однородное псевдоожижение [ 1 ]. кр Рис. 2. Идеальная кривая псевдоожижения При скорости жидкости w > w следует режим однородного псевдоожижения, при котором слой может непрерывно расширяться за счет равномерно­ го увеличения промежутков между частицами (уча­ сток АВ). По формуле 4 , . . , 473 Re = А' * 18 + 0.6 yjAr-i где Re - число Рейнольдса, А г - число Архимеда, s - порозность слоя, определяется скорость фильт­ рации жидкости, необходимая для достижения лю­ бой доли свободного объема слоя. Данная скорость фильтрации соответствует скорости стесненного падения для частиц определенной плотности, разме­ ра и формы. Скорость начала псевдоожижения w соответ­ ствует нулевой скорости стесненного падения при максимально возможной плотности упаковки е = 0,63 для частиц шарообразной формы. В состоянии однородного псевдоожижения вес слоя (с учетом выталкивающей архимедовой силы) уравновешивается перепадом давления в слое А Р : AP = g p - p f 1 - е H = g p - p f 1 - е кр Н кр, где Н - высота слоя в состоянии однородного псев­ доожижения; е , Н - порозность и высота слоя в момент начала псевдоожижения; g - ускорение свободного падения; р - плотность частиц слоя; p f - плотность жидкости. Верхний предел существования кипящего слоя ограничен скоростью фильтрации жидкости w , рав­ ной скорости “витания” w частиц данного размера (d), формы, плотности р , шероховатости и других физических параметров, при которой начинается их массовый вынос. Для расчета скорости, соответст­ вующей началу скорости уноса w имеется ряд формул [ 1 ]. Re Аг 18 + 0.61 j A r ’ 0 <,4г< 1.22 -1C)5 г .4г 2 Ly>= -------------- ^ 18 + 0 . 6 \4 А г 24 194 С= 0.248 +— + 0/248. 1+ ---- ' Re V Re Здесь Re, w d —^— - число Рейнольдса; и , = - критерий Лященко; ' v Аг £ - коэффициент сопротивления частицы. Однородное псевдоожижение является принци­ пиально неустойчивым, и при некоторых условиях переходит в неоднородное псевдоожижение. Отли­ чительной чертой неоднородного псевдоожижения является неравномерность распределения концен­ трации твердых частиц по объему слоя из-за образо­ вания каналов, движения определенной части жид­ кости через слой в виде пузырей и поршней. Для описания поведения различных частиц при псевдоожижении Гелдартом [2] предложена система классификации, делящая все минеральные частицы на четыре группы: A, B, C, D. Частицы классифици­ рованы по крупности и плотности в зависимости от поведения их в газовой и жидкой средах в условиях действия силы тяжести (рис. 3). Магнетитовые суспензии обогатительных фаб­ рик, подвергающиеся процессам разделения на тех­ нологическом оборудовании, содержат частицы маг­ нетита и кварца различных крупностей и их сростки с плавно изменяющимся соотношением данных ми­ нералов. Частицы имеют плотности в пределах от 2500 до 5100 кг/м 3 и диаметры менее 0.1 мм и отно­ сятся к группам A и С по классификации Гелдарта. 3 4.73 121