Способ исследования струйных течений газа в сыпучей среде
Изобретение относится к механик г. псевдоожиженных сыпучих сред0 Целыо изобретения является обеспечение возможности исследование пропессов псевдоожижения в сыпучих средах к условиях трехмерного iазового потока при отсутствии визуального к чм-роля , приолижение условии исследовании к натурным и повышение их экономичности Для достижения поставленной цели поток газа формируют в донной части емкости, предварительно помещая в среду гибкие стержни по одному на нескольких различных по высоте уровнях в пределах слоя сыпучей среды., Стержни ориентируют по нормали к оси симметрии емкости ., Pern ..: грпруя , амплитуду ,; tj.. р- N./ KOiieuaHiiii ,. i, по и:-, нзм- -- К; 11ПГ1 v. Ч) f .C-. ., i pa iMC-pi,- ,1 ; женг.ой 3oiii.it. Дпину 1 а тики .материала ..;; отношений: 1 0,7 i i, i с:юя ci- пучей - i до Q j - скорость рас, xap.iKTi.i i... - зпд;.:, .из i Щ- L - . --( - I )Ь : стра-чо ; . УПРУГИХ И ГИб};1)Х .1Н Jj J-- ( :. .IAJU м/с, h - расстоя1;не в проекции на ос п;к -;с-трпн i мкос L :: rv; .-c l o i iiK.i rasa до j-ro , .... 5 :.,, (/, ir--| ич««
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (5115
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А8TGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Т, 1 -—
I "зи амв
{;;В |
Q»
) (," (!
ЭКОНОМИЧН()СТИ„
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4446032/26 (22) 22,06.88 (46) 15.0?.91. Бвп, 11(6 (72) А.З.Ерошин, А.И,Забегаев и В.З.Белик (53) 66, 012-52(088.8) (56) Ейте Дж. Основы механики псевдоожзюкения с приложения. М,: Мир, 1986, с.32,33.
Исследование истечения газовы.-. струй в псевдоожиженный слой. -. . еорЕТИЧЕСКИЕ ОСНО!3Ы ХИМИЧЕСКОЙ тс?П!Ологии> 1971 1)) I „с.95.
,5 1) CIIOCOI> ИССЛЕДОВА11ИЯ СТРУ/III»IX 11; ILEIA ГАЗА В С11ПУЧЕЙ СРЕДЕ (57) Изобретение относится к ме:;,iцика пссвдоожиженных сыпучих сред,, Цель о изобретения яв??яется Обеспеч(>— ние возм.>жности исследовани про)(се†сов IIcpIIдоожижения в сыпучих ср(=;(а . в у(ловлях трехмерного 1 азового п тс— ка п()и оТ cутс - вии Виз v: зл?- >IОГО к ) гро
Изобретение относится к исследова! Ию механики процесс". псевдоо7)(?п(ени! сыпучей средь) газом, что ие)!o!11 3vcт(>1 В ? а!Цино Tpo(. íèè хи мической промыл!)пенности, металлургпи, нефтепереработке, энергетике, /
Целью изобретения является Обесl)e." Ii iøå возможности исследования проц(зссов псевдоожижения в сыпучих средах в условиях трехмерного газового поток» г.(>!1 Отсу тствии визу альноз о ксптроля, при(>:(ижение условий исследо",:;! ия к натурным и ПО»1111)ение ?1х
„„SU„„1627ß7Ä A 1 л», приближение усло!з>ьй псе 1(дc!):ц?1(й к натурнь)м и по?зы(1)ение H?: э!(Опомпчности Для дОстlгжс .!ill» ?1Ост(113леllнои цел!1 пОтОк Газ а формируют ?3 )(oII)iol( части емкости, предваритепьцо помеца(?1 в среду гибкие стержни по одИОму на песк Ольких р 13личньl?: ilo !)ы соте уровнях в пределах слоя сыпучей сред . Стержни op!I(1!I r!
11 !Ц!)Я i 1;), ." .1>i: ° i )) ) "(;>." 1(С ),,:
)!- (iC.íH 3()1il I Длlll . > 1 ii .-: 1)) iк i (l т" l">1 ма 1 ериа?1)! От(1>ж) . i -3». (,.;. () (i1)!o) (пи!11; 1 = 0 i) i )(), )
c.)o) (, il) !сй ср» ) = (! i )!r
> 1 ° 1 9
I 11 lg — (,OP>I (() >,iÑ, (:TP,.:, упр, их и- гп()1;ы.:; . и! м l(11 — )з?(с l оя 11(!3, ") )е) )1, ц. !1-1
QI )?ь; тр ц; I ".(, >((o га „!,до 3- го (-.т: .1(ii:(, . 5 ia фИГ„1 !IЗОбра (ЕН 1 СХ(!М7 ЭКеце римспт;:л„нои усTdH н);и; )а «1 г„2
С. СР3 с НЬ ? с ()(НЬП( пс .вдоо ?1», ци» (а) . 1.: с «.; ная схема
c Top> 11, - (, и ); и а ii)!il ) clit к !) ь i) I i i (1>ункция внеп?(его воздейс" .)п"), ф?г.4 — спектральная функция Отклика упругого стержня; на ф!и .5 — i )pl(pi>— вочные графики 3:з)зп(имости д((>(н?>I 1-г( стерж(я от част()т с )c7 ь(ц>?ых ) Ic бании ?1О 1 и . . Iу т(>I(ам (U 1 i.? L ° z1 )
Сп >с() б 11сc IедО13 а?ц 1» cT)) . Iii i: l;; i (1
1i?1l1 1 аз а в c»111У)lt. и с1 (=, :,с. . )а l !) !),(((1(. С»
В 1 Ом чТО !) с:1КОСТ11 1 > C,, О )11(. !iii()i(! с>27873 сы <уч(-й с.ред «< 2, создают поток гя <я 3 от то>е и>ого источника 4, помеqci«incan iiя дно емкости, свободной к
х «>(1 11 е>lкости IloTAK Г зз я 3 (f>op м>1рую и > < If симметрии емкости, поД,l!5 151 Г 1 3 В Д<)ННОИ ЧЯСТИ ЕМКОСТИ) ПРИ
> rA «fpo;II)ÿ! Нтельно иомец>яют B сыпучую среду 2 гибкие стержни 5, длину
1. к >Tnptlx зядают из соотношения 1 = 10
0,7 11, гд» П вЂ” высота слоя сыпучей (ре,>ь>, (тсpж>>и ) располагают lio од и< му !11 нескольких различных по вые т(у1 лиях >3 пределах слоя сыпучей среди, Ap»e >tòèpóR их по нормали к 15
<>си c>ti»f< трии 6 емкости 2 в направи и>и от оси симметрии 6 емкости к
»< I>ff1>.и материала стержней з «дают из
У С. :;fe! (,, — скорость ря(-иространения изгибных упругих волн В 1-м стержне; 25 расстояние От источника газа до )-го стержня в проекции ня Acь симметрии емкости, > < . ll<:триру "т ям>>литуду, частоту и фс>рк )<е<уан>и> ст ержней и по их пзме30 1»»и A!Ip(>е<л>1 <)т конфигурацию и раз. с i ы исе> д л), иже>ии>й зонь>„ t,,t< с At) Осущес:твляют следующим об >(1 <ОМ, Пя д>>е мк.>сти ня максимальном у,<,LIC>tif! < 1 ее боковь>х стенок рязн>с)щян т ис г<> (ник 4 газа„Им може г быть форс, iiR;l, с >я- янная трубопроводом с р< cl!B(. ром, ли(о другой генератор га 3, Рязмещени. источника 4 вдали от «ертик .<>ь>п>х <-тен )<(емкости и )зноляс. т 1.1 я к c f f f f a. I f » k< A приблизить истеч< ния г.>зовой струи 3 в сыпучий it:)полнит < л>, 2 н натурным и иск. <ючить >3)>иянин ст - HA> емкост и 1 на процесс Орм>1,)о>),itiHR «Отокя газа, >»1>ем е;<кость f(«полняют сыпучей ср по>1„. Не> м< ре заполнения емкости ll; ря <личны.с по Высоте уровнях в 1(ее по(с шан)т гибкие стержни з, осН« щ е H ны с. д я T 1 и t<,Ря д с (1) о р м я ций и >J> с к о ре»ия сисген»1 изм<>рения „. Стержни 5 ор> OHTHp 2> <о нормали к оси емкости и от neil к периферии. Длину с Iержней ) задают из условия гарянтиро)3<)нного э а<((емления не мене» 3(11 BJtfft:.»i стержня В невозму< щеннс>й зо><е ifзпслн;<т".ля <(она Б.фиг. 1) с тел>, <>тобы обеспечить надежную заде:»(y стержня в н< >>озмуще>и>< и сp«gt:, и фик(яцию его ня определенном )Gc стоян>»1 li от источника газа 4. КЯ>с пока яии проведенные эксг<ерименты, Вид>>мый диаметр зоны псевдоожижения D не превышает 0,8...1,1 kl, где 1! высота слоя засыпки. Очевидно, что да>п>ый диаметр I) (фиг. 1 хар«ктери.— зует максимальный поперечный ра,мср факела псевдоожижения (зона Л 3, Таки)1 Обр>lзoм> л,лина стер),ня I. 1<)н.е i быть о>>ределена из coo THo!ле>>ия 1 11 1 1 Н 1 =- -А--- + О 3 -2---- О / !I 1 ) й При и.>даче газа В c«ili; и <;»>ол-ft>i I ль 2,. <>сходит <»ильт1> ii 1ри пределенно.> рож>>не и< т . t ., я,. характеризуемом для д<<н> ого тиия высоты < Ji »(наполнит(;>я д;j!3>fe Ikf(!Ii !> И С< К) 1>ДНЫ<1 РЯСХОДОМ Г l 3 Я > 1,, Н. ; i
1 ходе и т источника, в слое Обр; з.-у>ет— ся ." >»a те 1. >и>я газа, в которо>1 ijAR:.<Итс.ль переходит Во Взвешен; ;. со-° г< яиие. <т фа>сел и 3«>3доо)>ижен >я, >т;> lii <:исxn;le. Г !lpH д ) ст и><<ен>1и Г : < >и . к На 31>>B,><: inf Off <.h, >, ) < >(Tlf !< С .Е i до )жнжени - f, при >.с>, <; ои .». 1>< с i cfi:, "я <.т ся вверх. 1<.;х;..>ч(с>сие характер>>ст><><и ис<.3:— Д < О>(< < ж Е > 1 Н О Г 0 СЛ О Ч (3 <) t t «Л ) С У 1>1<= С т венно n личиотся от <;Вой стii >I:, с <»»ого гру<1": >зона I)) и б>из:(ie и < >ойс вам )><и;>к, ст 1-. Гибкие с>е1-жни >, »pe;<>: )р>>те.< .. ря 3м .ценные в сыпуче среде E:: p,.(<— ных уро» >ях по высоте сл<)я н<гпс iliH> тег<.: и ориентированные по .>си и< к пе»иферии, пр>= изме;<с.<пп> че.-.ких характеристик средь> и ),1< Л 1фяк(>ле псевдоожжке>тия) ок явь .3>,i > ВBåä > диусу и<,< >ечног > с.",< >IHR (3 ис(-:< TICe=<)>>Î<,.жЕНИя. ПрИ 3 Af« il МС И<1ГР"Я»И<>Н>,>Р I<С.ЛОВИЯ НЯ i ОН 1«Х С Г(РЖН» ВВЕДЕННОI () В ПОТОК И < ÃO ff< i<(II<) P 1(сматр;<вать >eHI(консольн > " 1>>с.>;»я.. стерж<-нь l<я гран>1>СС р. деля 5<>и I> — фяк(Jt« !tcBBäoo»ïæ- »и> il неп ., >уЩЕН>Н >3 =,оHI I ЯИОЛНИТ<.,". 1627873 (KI f ), (I3 j 17 ЕТр Fy где объемный вес материала 1 стержня; F — площадь поперечного сечения сТержня; EI — изгибная жесткость стержня, а первые шесть членов ряда (К1 ), независимо от длины 1 равны 1,875; 4>694; 7,855; 10,996; 14,137; 17,279„ Таким образом, собственные частоты стержня, введенного в псендоожик;еииую зону, обратно пропорционлльны квлдряту длины консоли 1, равной pa— диусу факела псевдоожиже»»ия на высоте tl от источника газа, на которой уста»»онлен гибкий стержень. 11я стержень (Аиг.2), введенный ИеРПЕВДИКУЛЯРИО НаПРаВЛЕНИЮ тОКЛ Газ л н Ал»се>т псендоожижения, действу»с>т с л:-, I i >:цllL. 1»лы: стати »еcKля l p,!,Hf»1Ь>1>:ЕС»С,IF. 1»ОДЪЕМИЯЯ СИЛЛ ОТ ИО СО>.Я ГЯз л; с.f, ÷ÿéíf.ic воздействия дь 1..; щи:i ся частi!l, т».ердой фазы газоны... лью е»1 с 15»fpf f»foff спектра члсг» от 0 с.,\,см„ фиг 1); силы вязкого сопротивле»»ия дн»»..> ию с тержня н исевдоож гженной СР Е> 1С 11я»»б>о.>ьший интерес предстания»с. С. »УЧяйНЫЕ НОЗДЕйСтВИЯ На Стс>Рж НЬ »»нижущ»1> ся частиц или конгломепа, -лстиц, я также присутствуюя»их в псеf.äîîæ»f»<å»I»ioKI слое газовых пузырей. В псендоо иженной среде частицы и ко».гломеряты частиц совершают сло .— Ifoe движение. Часть из них Вместе с глзоными пузырями поднимается к ci обод>»ой поверх»»ости, другая часть и: пег»л»»1>1.1; и с;лед пузыря группя частиц со >ерк:л:т колебания вокруг некоторого пс>ложения равновесия Газоны пузь:ри движутся от исгочникя к свободной поверх»»с>с г»> с рлзнь»ми с корост.»ми и со случайными ин»ернллям Времени друг 1>тиосите.и,во дру «„11>.отому выделить кл» у»>-либо фикс>»р >»>л»»ну»» частоту внешнс го В<>одейст >li члс.тиц и иу »»рей нл 1 IIF>KI»ff с ТСрж "Ь. И, МЕ»1»ЕН»П>111 В ПСЕНдООжИи помещенный н среду, в которой происходит колебательное движение частиц исендоожиженной среды. Собственные частоты консольно заделанных стержней длиной 1 определяются по формуле женный слой, не представляется возможным. Эксперименты показ али, что внешнее воздействие Р (t) в данном случае представляет собой случайную функцию времени в диапазоне частот от 0 до 50-80 Гц. Ввиду того, что процесс псевдоожи жения является стационарным, т,е. 1О таким процессом, в котором параметры (расход газа через источник, давление на выходе из источника, скорость истечения газа и др,), за исключением начального переходного процесса, не зависят от времени, вне»пнее воздействие Р (t) также является стационарной случайной функцией, вероятностные характеристики которой одинаковы при всех значениях времени »: ) t „, где t>»с»ц — время переходного процесса от момента подачи гязя в среду до начала установившегося режима псевдоожижения, Важнейшей характеристикой стацио25 парной случайной функцией внешней илгрузки Р (t) является спектральная функция Sp(Я), представляющая собой плотность распределения дисперсии коэАфициентов разложения случ,,j >,,!,>и 1»с if»i,iffjf »,Q > j P "Д f>l :лет.;-; м > с», с.»с qс>» лн».й и . ii,"ед, >еии> н .; .;н (1: ДЕiiC Тну0»»е И > . >" > 35 .- .евдос.жиже»1»»о. »пое, поз» г .; е„>, .:Т 11»1. i »> С>1 ЧЬ»1»НУ»>> C ..C »11>>»Я» ";,. . .Ш:l:й нагрузки». Виде б лога:»у>»я д» тплзонс: частото о> 1 г»о 5L — Ь;> С.»ектрл>»ьняя Ауикция В fpfifiII i о -,.>ç 1 д: .:.. т»»пя S (:) привепеилл на фи Сfi. Вт глы>л 1 функц>1- у, к...с »с»й Стержля 8 . (I,:) ИМЕЕТ ярКС ВмраКЕ»: >Ые максимум>».1 нл cос.стне»п»ы чл-тот; х I.èF>êîãî c i ep>f fIя Я, 1 оп,»длющи-.; 4 д»»лпязон члстот внешнего Bcздей твин: -">) > >-о а Тл»сим образом, построив г> з е>ульт г» лм испытя»и»й . пектрял; »>ую с»уiil цию огкпикл j ão . тержня hQ В>,c нее НОЗ ЦС ИСТВИ» lf ОП Сg, 111В М.IKC>f ЯУЬ>>1 Ц.!СТО Т>л Нл К(>ТОР»»X С;>ЕК > »Л IL» 1 ф >»к» .»я Я q (Я) имес.» мя си.">у»".ы Я -. (Аиг. 4) мож»»о определить и собстг.нн»»е частоты ко.»еб,»н! 1 J-ãñ отf=.:»-." „которь е, в свою о »ередь, з;-, висят от длинь I j-й части стер>»,и 1, 1»ЯХОДЯГ»ЕЙСЯ Н д>ЯКЕЛЕ ПСЕНДОе >сжь»И1» 1, »оня А, 11>иг.- 2), Длина I, f fo ет быть 1627873 20 30 45 и.т«и определена из тарировочных графиков зависимости длины консольной части стерж««я от собственной частоты колебаний стержня, построенных для перв «х двух токов колебаний, вычислен««ых Tlo формуле (1), Дпя реализации предлагаемого спос« ба существенным является требование попадания по меньшей мере одной (первой) сов твенной частоты колеба«и«« с>ержня в диапазон частот внешнего во.здействия 0 -(>3, при этом наиболее предпочтительным является > диапазон 20«l — (>3 1/с, что соответствует диапазону собственных частот 10 — Ы,/2 «> Гц. 11««ж««««я граница диапазона 10 Гц, «>услов.««ена тем, что первая собстI««la«l частота стержня должна на пор««док отличаться от частоты детерминированной нагрузки, которая B слу «ае нагружения стержня в псевдоожи:.е«шой среде представлена статической «эродинамической подъемной силой с «у ->евой собственной частотой. Б противном случае случайные вибрации стержня на первой собственной частоте Я1, будет сложно отличить от дв>«же««ия стержня под действием р< д>п«а;«ической нагрузки. Выход пер>-:, и собственной частоты 43 за пре>1 ,>,елы диапазона сверху, Я, ) Яо, не :;озволит выделить максимум на спек.р >льпой функции отклика S (Я), следовательно, не позволит определить 1! .обстненную частоту Я и длину консо;«ы«ой части j-го стержня 1) . Учитывая, что угол полураствора .;он > 3 факела псЕвдоожижения по дан> .> «ы>« экспериментов составляет 20...30 а Я =100 » условие -0 «i -- AM) -- 030 преобразуется с учетом (1) к виду и Z 6 h = I I2h — 1 — i (6 -, 12) 1 j где Ц вЂ” скорость распространени. 1 изгибных упругих волн 3 5 стержне, м/с; h — расстояние от источника га1 за до 1-го стержня, м, Определив длины консольных участков всех стержней, строят график за1О висимости 1 (h ) и тем самым опреде1 1 ляют размеры факела псевдоожижения,. Формула изобретения Способ исследования струйнь.х течений газа в сыпучей среде, путем подачи восходящего потока газа через вертикальное сопло в сыпучую среду, oil»oq«.!I>=- ния размеров и конфигурации псевдоожижепной зоны в зависимости от расхода и давления газа, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повыщения достоверности и экономичности, исследования ведут в котловане, IIpH этом,в него предварительно засьш >!ol горизонтальные слои сыпучеи сред «, на каждый из слоев помещают вибрационные воспринимающие элементы в ьиде упругих стержней, концы котор ;: ориентируют по нормали к осевой линии, сопла, причем механические характеристики материала стержней в. щ ают из услэвия 0 = (6... 12) ) > гге 0 — скорость распространения .1 изгибных упругих волн а j-м стержне, м/с; h — расстояние от источника 1 газа до j-ro стержня I3 про.— екции на ось симметрии емкости м измеряют амплитуду, частоту и форму колебаний упругих стержней, а конфигурацию и размеры псе,доожиженной зоны определяют по изменениям измеренных величин. I! б27873! 027873 Sp() 5а((Cd) Pue . 5 Составитель А,Прусковцов Редактор Л.Веселовская Техред Л.Олийнык Корректор С.Черни Заказ 33? Тираж 354 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат ."Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1С1
