مطالعه تجربی رشد حباب در یک بستر سیال گاز-جامد نیم‌استوانه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه تهران

10.22034/ijche.2022.320305.1164

چکیده

بسترهای سیال شده در فرآیندهای مختلفی نظیر خشک کردن، مخلوط کردن، انجام واکنش‌های کاتالیستی و غیر کاتالیستی و ... استفاده می‌شوند. در این مقاله، ویژگی‌های هیدرودینامیکی یک بستر سیال نیم‌استوانه‌ای گاز-جامد که متاثر از ویژگی‌های حباب شامل اندازه، شکل و سرعت بالا رفتن حباب است، به صورت تجربی در سرعت‌های ظاهری مختلف گاز مختلف برای ذرات 420 میکرومتر توسط تصویربرداری دیجیتال مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایشها در یک بستر سیال نیم‌استوانه‌ای به قطر 14 سانتی متر در فشار و دمای محیط انجام شدند. ارتفاع بستر پرشده در حالت ایستا 21 سانتی‌متر (5/1L/D=) و سرعت ظاهری گاز در محدوده 2/0 تا 8/0 متر بر ثانیه متغیر بود. نتایج آزمایش‌ها نشان دادند که با افزایش سرعت ظاهری گاز، متوسط اندازه و سرعت بالا رفتن حباب‌ها در بستر افزایش می‌یابد. مقادیر به دست آمده به روش تجربی با مقادیر محاسبه شده از طریق معادلات تجربی انطباق قابل قبولی داشتند و خطای نسبی کمتر از 8 درصد بود؛ میانگین درصد خطای محاسبه شده اندازه حباب و سرعت بالا رفتن آن به وسیله آزمایش‌ها و روابط موجود به ترتیب برابر 5/3 و 7 درصد به دست آمد. مزیت بستر نیم‌استوانه‌ای نسبت به استوانه‌ای این است که از طریق وجه مسطح آن میتوان به صورت غیرتداخلی،پدیده‌های درون بستر را مشاهده کرد. نتایج این آزمایش‌ها می‌تواند برای درک رفتار پیچیده هیدوردینامیکی بسترهای های سیال کمک نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of Bubble Growth in in a Half-Cylindrical Gas-Solid Fluidized Bed

نویسندگان [English]

  • Nafiseh Nikjou
  • Rahmat Sotudeh-Gharebagh
  • Reza Zarghami
University of Tehran
چکیده [English]

Fluidized beds are widely used in various processes such as mixing, catalytic and non-catalytic reactions, etc. In this article, the hydrodynamic characteristics of a gas-solid semi-cylindrical fluidized bed, which are affected by bubble properties including shape, size and rising velocity, are investigated for glass beads of 420 μm. For this purpose, a digital image analysis technique was employed to study the bubble behavior. The experiments were carried out in a semi-cylindrical fluidized bed with a diameter of 14 cm at ambient pressure and temperature. The static bed height was 21 cm (L/D=1.5) in all cases and the superficial gas velocity was varied in the range of 0.2 to 0.8 m/s. All properties of bubbles were investigated by increasing the superficial gas velocity and against the height of the bed. The results showed that aspect ratio, size and rising velocity of bubbles increase with increasing the superficial gas velocity. The size and rising velocity of bubbles, which were obtained experimentally, were found to be in good agreement with the values calculated by existing correlations with relative errors of 3.5% and 7 %, respectively. Moreover, all above mentioned properties of bubbles increase by increasing the height of the bed. The advantage of a semi-cylindrical bed over a cylindrical one is that through its flat surface, the phenomena inside the bed can be observed by a non-intrusive method. The results of these experiments can help to understand the complicated hydrodynamic behavior of fluidized beds.

کلیدواژه‌ها [English]

  • fluidized bed
  • Bubble
  • Half-cylindrical
  • Digital Image