Устройство для формирования кипящего слоя тонкодисперсных частиц

(71) ьи 9 хнической фиовано в энеругих отраслях е функоздания ми раз- исклюслоя на но устроиство,чески и регул ят узел установк измерительного пример цикло беспечиваемойразрез коль- прибораммы икличжесткоки 13 пр прозрачн рительно оиек-,тр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ КИПЯЩЕГО СЛОЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ(57) Изобретение относится к устройствадля формирования кипящего слоя тонкодисперсных частиц и может быть применено в энергетической и других отраслянародного хозяйства путем расширения фунциональных возможностей, за счет создания кипящего слоя с низкими значения Изобретение относится к тезике и может быть использгетической, химической и дрпромышленности.Цель изобретения - расширенциональных возможностей путемкипящего слоя с низкими значеним еров частиц и их концентрациичение налипания частиц кипящегопрозрачные стенки.На фиг. 1 показана фиг. 2 - циклихода; на фиг. 3цевых электродов ира; на фиг. 4изменения расхода, оным регулятором,Устройство содержит сосуд с1, разделенный по вертикали на ЯО 1542607 А 1 ми размеров частиц и их концентрации. Устройство содержит газораспределительную решетку с вибратором в верхней секции, под крышкой, с помощью которой производятся фильтрация газа и поджатие частиц кипящего слоя в полости между двумя газораспределительными решетками. На нижней решетке равномерно размещены вспомогательные тонкодисперсные частицы, через которые фильтруется газ для обеспечения кипящего слоя тонкодисперсных частиц, со средними размерами в 8 раз меньшими, чем размер вспомогательных частиц. Фильтрующий расход газа обеспечивается цикличным регулятором, выполненным в виде подпружиненного стержня, введенного в соединительный трубопровод с источником избыточного давления. Цикличное регулирование расхода газа и вибрация концов нижней решетки в противофазе вибраторами обеспечивают однородную структуру кипящего слоя с низкими значениями концентрации. 2 з.п. ф-лы, 4 ил,ции 2 - 4 нижней 5 и дополнительной 6 азораспределительными решетками. Нижняя секция 2 соединена с источником избыточного давления (не показан) через икличный регулятор 7 расхода, а верхняя екция 4 - с атмосферой через выходые патрубки в крышке 1. На верхней оверхности нижней газораспределительной ешетки 5 равномерно размещены вспомоательные тонкодисперсные частицы 8, а к ижней поверхности закреплены, по крайней мере, два вибратора 9 и 1 О, выходы коорых подключены к блоку 11 синхронизации. х работы в противофазе.Верхняя газораспределительная решеткасоединена с вибратором 12. Стеномежуточной секции 3 выполнены ыми, а в месте установки измего прибора 14 на прозрачных стен 1542607ках с внешней и внутренней сторон установлены концентрично кольцевые электроды, соответственно меньшего 15 и большего 16 диаметров, которые подключены к двум входам источника 17 импульсного напряжения. Цикличный регулятор 7 расхода выполнен в виде подпружиненного стержня 18, введенного одним концом через уплотнение 19 в соединительный трубопровод 20 с источником избыточного давления, а другим - установленного с возможностью взаимодействия с профилированным кулачком 21 электродвигателя 22.Устройство работает следующим образом.На нижнюю газораспределительную решетку 5 засыпается равномерный слой тонкодисперсных частиц размером 1,5 - 2 мм. Размер ячеек этой решетки выбирают меньшим минимального размера указанных частиц. Включаются вибраторы 9 и 10, которые обеспечивают (после работы 1 - 2 мин) равномерный слой засыпки. Толщину последней выбирают равной 5 - 10 размерам частиц. Производят засыпку слоя тонкодисперсных частиц кипящего слоя (с отключенными вибраторами) на слой частиц 8 с равномерной толщиной по поверхности последних. Засыпку удобно производить при снятой крышке 1 с газораспределительной решеткой 6 и вибратором 12. Масса засыпанного порошка определяется требуемой концентрацией кипящего слоя, т. е, соотношением массы к объему секции 3,В трубопровод 20 одновременно подается газ, включаются электродвигатель и вибраторы 9 - 12. Газ, фильтруясь через слой частиц 8, обеспечивает взвешивание и поднятие частиц кипящего слоя. Скорость (расход) газа подбирается таким образом, чтобы обеспечить вздутие слоя частиц 8, что увеличивает поры между ними и уменьшает гидравлическое сопротивление через них, Размеры частиц кипящего слоя й меньше размеров частиц 8 0 в 3 - 8 раз, т. е.0=(3 - 8)д. Причем этот предел определяется двумя критериями.С уменьшением соотношения (О=ЗЫ) уменьшается размер пор между частицами 8 с диаметром О, что уменьшает возможность обратного проникновения частиц кипящего слоя (в секцию 2 через решетку 5) в статическом состоянии; недостатком является то, что возможна вероятность отрыва (взвешивания) частиц 8 от верхней поверхности слоя, что определяет ухудшение равномерности истечения газа через решетку 5 и слой 8.С увеличением соотношения (0=8 Н) равномерность истечения газа через решетку 5 и слой частиц 8 улучшается, так как частицы 8 практически не отрываются от поверхности слоя, но увеличиваются размеры пор между ними, Частицы кипящего слоя поднимаются к верхней решетке 6, газ фильтруется через нее и выходит через патрубки крышки 1. В связи с тем, что газ подается в секцию 2 переменным расходом, определяемым регулятором 7, после поднятия частиц кипящего слоя к решетке 6 осуществляется их частичное опускание, далее снова поднятие, т. е. происходит перемешивание частиц по высоте и объему (так как необходимо учитывать и боковое взаимодействие потоков "10 в слое и частиц), После проведения нескольких таких циклов (фиг, 4, где расход газа, Ф - число циклов) достигается равномерная структура кипящего слоя.Подача вибрации в противофазе на вибра торы 9 и 10 обеспечивает поднятие однойплоскости решетки 5 и одновременное опускание ее другой плоскости (закрепленной к другому вибратору). Это позволяет осуществлять эффективную передачу виброускорений по диаметрально противоположным кон цам секции 3, что также улучшает однородность структуры кипящего слоя. Решетки 5 и 6 установлены свободно на упорах стенок секций, соответственно 2 и 3. Верхнюю решетку 6 возможно монтировать на уплотнениях из мягкой резины по ее периметру.Соотношения расхода газа в цикле могутзначительно отличаться для установок при различной конструктивной реализации. Параметры вибрации на нижней решетке 5 3 О выбирают с учетом возможности переходав режим виброкипения. Например, при частотах 20 - 40 Гц при вибрации слой вспучивается, что исключает необходимость расхода дополнительного газа на ре-.ализацию этой операции.Для решетки 6 выбирают частоту, исключающую поршневой эффект подсоса частиц в поры решетки 6, т. е. частоту, превышающую 200 Гц. Поры решетки 6 должны быть меньше размеров частиц кипящего слоя, целесообразно, например, изготавливать их из фетра с металлической армировкой.Регулятор расхода достаточно просто выполнить в виде кулачка 21 на валу электродвигателя 22, который осуществляет 45 частичное перекрытие подпружиненным стержнем 1 8 потока газа в трубопроводе 20.Закон изменения расхода определяется профилем кулачка 21, Для различных сред возможно иметь несколько кулачков (форма подбирается экспериментально). Поэтому 50 конструкция устройства можетбыть универсальна.Кипящий слой тонкодисперсных частициспользуется для ряда исследовательских целей, например, определения оптической плотности двухфазной среды, коэффициен тов отражения и т, д. Поэтому стенкисекции 3 выполнены прозрачными (определение однородности структуры), а в месте1542607 Формула изобретения 5 1 б установки измерительных элементов (измеритель 14 оптической плотности) для исключения налипания частиц кипящего слоя на прозрачные стенки вводятся электроды 15 и 16, к которым подключено импульсное напряжение одинаковой полярности, но различной величины. При подаче напряжения на электрод 15, например, положительного, на прозрачной стенке 13 происходит перераспределение зарядов, аколо электрода 15 скапливаются отрицательные заряды, а на противоположной внутренней поверхности стенки 13 - положительные.Электрод 16 обеспечивает заряжение частиц (положительным зарядом) кипящего слоя, которые отталкиваются от внутренней поверхности стенки 13. Периодическое изменение напряжения (импульсное) необходимо для исключения накопления частиц разно- именного заряда (отрицательного в данном случае) на внутренней поверхности стенки 13. При изменении полярности происходит отрыв частиц от стенки, так как на последней формируется одноименный заряд.Подключение электродов 15 и 16 к разным выходам источника 17 позволяет производить корректировку напряжения на электродах для выбора оптимального их отношения при минимальном оседании частиц на поверхности стенки 13 (напряжение на электроде 16 выбирают большим, чем на электроде 15),Таким образом, за счет введения верхней газораспределительной решетки и вспомогательных частиц на нижнюю решетку цикличного регулятора расхода достигается возможность создания однородного кипящего слоя низкой концентрации (до 1 О - 20 г/м ). 1. Устройство для формирования кипящего слоя тонкодисперсных частиц, содержащее сосуд, разделенный по вертикали на две секции газораспределительной решеткой, жестко закрепленной с вибратором, причем нижняя секция сообщена с источником избыточного давления, а стенки верхней выполнены прозрачными, и выходной патрубок, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено дополнительной газораспределительной решеткой с вспомогательными тон кодисперсными частицами меньшего размераи вибратором, размещенной в верхней секции под крышей, дополнительным вибратором для нижней газораспределительной решетки, цикличным регулятором расхода от 15 источника избыточного давления и блокомсинхронизации работы в противофазе вибраторов нижней газораспределительной решетки, при этом вспомогательные тонкодисперс-, ные частицы и вибраторы размещены равномерно по нижней газораспределительной 20 решетке, соответственно на ее верхней инижней поверхностях.2. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что цикличный регулятор расхода выполнен в виде подпружиненного стержня, введенного одним концом через уплотнение в соединительный трубопровод с источником избыточного давления, а другим установленного с возможностью взаимодействия с профилированным кулачком электродвигателя.3. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что, с целью исключения налипания частиц кипящего слоя на прозрачные стенки, устройство снабжено двумя кольцевыми электродами разного диаметра и источником импульсного напряжения с двумя выходами, З 5 к которым подключены кольцевые электроды,установленные концентрично, соответственно большего диаметра на внутренней поверхности прозрачной стенки и меньшего - на внешней.. Гирня го комитета по изобретениям и открытиМосква, Ж - 35, Раушская наб., д,ельский комбинат Патент, г. Ужгород Редактор И. Каса рдаЗаказ 361НИИПИ Государственн13035,Производственно-издат Составитель А. Телесни Техред И. Верес Тираж 426 м йри ГКНТ СССР4/5ул. Гагарина, 1 О