Кайнау кабатты аппараттар на каз.языке

1.6 тақырып Қайнау қабатты аппараттар

Жалпы мәліметтер. Қайнау қабатының пайда болу принциптері.

Соңғы кезде кептіру, катализ, адсорбция, қыздыру, жағу, жану және басқа да процестердің интенсивтілігі үшін қайнау қабатты аппараттар кеңінен қолданылуда. Мұндай процестер кезінде қатты бөлшектердің ұсақ үгетілген бөліктері газ ағынында қайнаған және сығылған күйде болады.

Проф. П.Д.Лебедевке сәйкес қайнау қабатының пайда болу принципін қарастырайық. Газдың орташа жылдамдығында газ өтетін қатты бөлшектердің қабаты қозғалмайды. Газдың жылдамдығы өскен сайын қатты бөлшектер қабатының биіктігі өсе бастайды, материал ісінеді. Ал газдың жылдамдығы ең шарықтау шегіне жеткен кезде қатты бөлшектер қабаты сусымалы күйге жетеді де, еріген күйде болады. Сонда да қатты бөлшектер интенсивті түрде газ ағынында қозғалып жүреді, барлық қозғалмалы бөлшектердің қабаты қайнап жатқан сұйықтықты елестетеді. Тордың астында газдың жылдамдығы өскенде қатты бөлшектер газ ағынымен бірге кете бастайды.

Қайнау қабатының кедергісі аппараттың қимасының ауданына бөлінген қабаттағы қатты бөлшектердің салмағына  тең. Қабаттың алатын көлемі SH тең, мұндағы H – қабат биіктігі.  Егер қабаттың бос көлемі  тең болса, онда қабаттағы қатты бөлшектердің көлемі  SH  тең, ал ортаның көтергіштік күшін ескергенде бөлшектердің массасы құрайды:

мұндағы,  – ортаның және қатты бөлшектердің тығыздығы, кг/м³.

Қабаттың кедергісі келесі формуламен анықталады

, Па

Ағынның жылдамдығы жоғарылаған сайын қабаттың биіктігі , оның кеуектілігі секілді жоғарылайды. Осы кезде  азаяды, ал  теңдеуі тұрақты болып қалады, қайнау қабатының кедергісі  тәуелді емес. Егер қозғалмайтын қабаттың биіктігі , ал оның кеуектілігі  болса, онда   болады.  Осыдан қайнау қабатының кеуектілігі мына теңдеумен анықталады:

мұндағы,  – қайнау қабатының көлемі неше есе қозғалмайтын қабаттан үлкен екендігін көрсетеді, қабаттың кеңею коэффициенті.

Қайнау қабатты аппараттардың есебі. 1 суретте қайнау қабатты аппараттың сызбасы мен газдың, қабаттың және қыздырылушы судың температураларының өзгеруінің графиктері көрсетілген. Осы қондырғы үшін жылулық баланс теңдеуі былай жазылады:

Егер дисперсті материалдың санын тұрақты деп алатын болсақ, яғни,

және газ бен судың жылусыйымдылықтарының орташа мәндерін енгізсе, онда жылулық баланс теңдеуі келесі түрде жазылады:

Қайнау қабатты жылуалмастырғыштарда қайнаушы дәнді материалдың санын тұрақты деп есептеуге болады (). Аппараттың орнатылған жұмыс режимінде және қоршаған ортаға жылу шығындарын ғскере отыра теңдеуді ықшамдауға болады:

Жылуалмасу теңдеуі

мұндағы,  – жылуалмасудың беті;

 қайнау қабаты мен қыздыру бетінің қабырғасы арасындағы жылуалмасу коэффициентін мына формуламен анықтауға болады:

  Вт/(м² К),

мұндағы,  – конвекциямен болатын жылуалмасу коэффициенті, Вт/(м² К);  – шағылысумен болатын жылуалмасу коэффициенті, Вт/(м² К).

         Ластанбаған бөлшектер үшін қайнау қабатынан қабырғаға қарай жылуалмасу коэффициенті мына формуламен анықталады:

ластанған бөлшектер үшін

мұндағы,  – материалдың эквивалентті диаметрі, м;  – тор астына келетін газдың жылдамдығы, м/с;  – кинематикалық тұтқырлықтың коэффициенті, м²/с;  –жылуөткізгіштік коэффициенті, Вт/(м² К);  – қайнау қабатының орташа кеуектілігі.

         Шағылысумен болатын жылуалмасу коэффициенті мына формуламен анықталады:

мұндағы,  – жүйенің келтірілген қаралық  дәрежесі;  - қабат температурасы, К; ,  - жылутасымалдағыштардың температурасы, К;  – қабат температурасы, .

         Қайнау қабатты жылуалмастырғыштарда жылуберіліс коэффициенті қарапайым газды рекуперативтік түтікті жылуалмастырғыштармен салыстырғанда аса жоғары болып келеді. Оның мәні қайнау қабатының температурасы жоғарылаған сайын, өсе береді.