Гидродинамика пузырькового псевдоожиженного слоя в тепломассообменных установках тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

Тупоногов Владимир Геннадьевич

ГИДРОДИНАМИКА ПУЗЫРЬКОВОГО ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ В ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ УСТАНОВКАХ

01.04:14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 6 июн 2011

^850416

Екатеринбург - 2011

Работа выполнена на кафедре промышленной теплоэнергетики ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Научный консультант: заслуженный деятель науки и техники РСФСР,

доктор технических наук, профессор Баскаков Альберт Павлович

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Рундыгин Юрий Александрович

доктор технических наук Боковиков Борис Александрович

доктор физико-математических наук, профессор Гапонцев Виталий Леонидович

Ведущая организация: Институт теплофизики Сибирского отделения РАН

Защита диссертации состоится 1 июля 2011г. в 14-00 на заседании диссертационного совета Д 212.285.07 при ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» по адресу: г. Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 5, 8-й учебный корпус УрФУ, ауд. Т-703.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО УрФУ.

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, ул. Мира, 19, ФГАОУ ВПО УрФУ, ученому секретарю совета. Телефон (343) 75-45-74, факс (343) 326- 45-62, e-mail: lta ugtu@mail.ru

Автореферат разослан « го» мая 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Псевдоожиженные слои дисперсных материалов обладают свойством текучести, упрощающей работу установок непрерывного действия с постоянной загрузкой и выгрузкой материала. Большая удельная поверхность частиц (около 30000 м2/м3 для частиц с диаметром 0,1 мм) и интенсивное перемешивание пузырями мелкодисперсного материала обеспечивают высокий уровень теплоотдачи от погруженной поверхности к слою и от газа к частицам при практически изотермических условиях в объеме слоя. Псевдоожиженный слой находит применение в новых химико-технологических процессах сжигания и газификации твердых топлив, получения водорода из твердых топлив и природного газа, в высокоточных процессах термообработки.

Недостаточные знания о происходящих в псевдоожиженном слое гидродинамических процессах и, как следствие, отсутствие теоретически обоснованных принципов и данных для расчета тепломассообмена, разработки технологических режимов и проектирования технических устройств затрудняют эффективное использование технологии псевдоожижения.

Расчеты тепломассообменных процессов в псевдоожиженном слое базируются на его гидродинамических моделях, поэтому для создания теоретических основ разработки и проектирования технологического оборудования требуются дальнейшие исследования гидродинамики в установках с псевдоожиженным слоем.

Работа выполнена в Уральском федеральном университете в соответствии с Координационным планом АН СССР по проблеме 1.9.1 «Теплофизика и теплоэнергетика», раздел 1.9.1.2.5(5) «Исследование гидродинамики и теплообмена в псевдоожиженном слое», комплексной научно-технической программой ГНТК и Минвуза РСФСР «Человек и окружающая среда», раздел «Исследование способов управления процессами тепло- и массообмена в дисперсных системах путем изменения гидродинамических режимов» (гос. per. 01840005222). Часть исследований выполнялась в Кембриджском университете по заключению-рекомендации Национального комитета АН СССР по тепло- и массообмену (№11442-2115/4 от 29.01.86), а также в Саррейском и Лондонском (Университетский колледж) университетах.

Цель работы. Экспериментальное и теоретическое выявление основных механизмов массопереноса и межфазного взаимодействия в пузырьковом псевдоожиженном слое и разработка на основе полученных данных методик расчета параметров технологических процессов и устройств, повышающих интенсивность тепломассообменных процессов в установках с псевдоожиженным слоем.

Поставлены и решены следующие задачи:

- разработаны конструкции экспериментальных установок и методика исследований случайных гидродинамических процессов в псевдоожиженном слое с . использованием многоканальных цифровых информационно-измерительных систем;

- экспериментально изучены и проанализированы закономерности распространения волн давления в однородном и неоднородном псевдоожиженных слоях;

- выполнены экспериментальные исследования динамических характеристик пузырькового слоя в крупном аппарате и получены расчетные зависимости для их определения; установлена переходная скорость псевдоожижения от пузырькового режима к турбулентному;

- определены и исследованы виды волн давления в пузырьковом псевдоожиженном слое и соответствующие им виды волн порозности и поверхностных волн;

- выявлены корреляционные зависимости процессов образования и движения пузырей в слое, колебаний давления и расходов газа во всей псевдоожиженной системе;

- установлен тип глобальных колебаний псевдоожиженного слоя и предложено математическое описание колебательного процесса;

- выполнены исследования и проведен теоретический анализ механизмов образования и разрушения застойных зон на газораспределительной решетке и просыпания частиц под решетку с учетом масштабного перехода от лабораторных установок к промышленным; разработана методика расчета равномерных и беспровальных режимов псевдоожижения в аппаратах с псевдоожиженным слоем;

- выполнены экспериментальные исследования параметров истечения в псевдоожиженный слой вертикальных газовых струй; разработана и

экспериментально проверена методика расчета интенсивности истирания частиц в струйной зоне слоя;

- по результатам исследований разработан ряд опытно- промышленных и промышленных образцов печей, котлов, газификатора твердого топлива и средств технологического контроля качества псевдоожижения.

Достоверность и обоснованность результатов основывается на применении в экспериментах цифровых измерительных систем, томографической и лазерной техники с проведением тестовых опытов; использовании программных пакетов с численными методами обработки информации и решения задач моделирования, анализе исследований других авторов и подтверждается положительной цитируемостью в научных публикациях.

Научная новизна заключается в разработке положений волновой гидродинамики в объеме псевдоожиженного . слоя и на его границах, позволяющих управлять тепломассообменными процессами в промышленных установках.

Работа содержит полученные впервые экспериментальные и теоретические научные результаты:

- выполнены измерения скоростей волн давления при свободных колебаниях минимально ожиженного слоя и скорости распространения волн от локальных возмущений в слое;

- экспериментально определены параметры собственных упругих колебаний псевдоожиженного слоя в зависимости от плотности газа и частиц, порозности и высоты слоя;

- получены экспериментальные цифровые спектры с пиком основной частоты /0 и зависимости максимальной амплитуды колебаний давлений и расходов газа через газораспределительную решетку в псевдоожиженной автоколебательной системе;

- предложено определение переходной скорости псевдоожижения от пузырькового режима к турбулентному по максимуму амплитуды пульсаций давления в слое;

- выявлены закономерности механизма гравитационных автоколебаний пузырькового псевдоожиженного слоя и получено выражение для основной частоты колебаний слоя /0; показано дискретное изменение частоты при смене мод поперечных поверхностных волн;

- установлено разделение слоя на прирешеточную и пузырьковую зоны, происходящее при суперпозиции глобального и локальных видов волн давления; выявлен разрывный тип автоколебаний слоя, определяющий синхронизацию динамических процессов в псевдоожиженной автоколебательной системе;

- разработана физико-математическая модель и получено ее решение для разрывных автоколебаний псевдоожиженного слоя;

- аналитически и экспериментально установлена причина образования застойных зон на газораспределительной решетке, св язанная с локальным дополнительным сопротивления слоя; определены условия равномерного псевдоожижения в аппарате с многоэлементным газораспределителем;

- на основе корреляционного анализа колебаний давлений на решетке и в подрешеточном объеме получены расчетные зависимости параметров газораспределителя, исключающих провал частиц в подрешеточную камеру;

- разработана физическая модель истирания частиц в струйной зоне псевдоожиженного слоя и на ее основе разработана методика расчета интенсивности истирания, учитывающая массовый поток частиц в струе, прочностные свойства частиц и влияние диаметра отверстия в решетке.

Практическая значимость и реализация работы. Полученные результаты позволили сформировать физические представления о пузырьковом псевдоожиженном слое как о релаксационной автоколебательной системе и разработать на их основе методики расчета режимных и технических параметров высокоинтенсивных тепломассообменнных процессов в установках с псевдоожиженным слоем.

Полученные данные и запатентованные решения использованы ОАО ВНИИ металлургической теплотехники, ЭПК УрФУ и другими организациями при создании высокоэффективных, экологически чистых технологий и установок для термической обработки железной руды и деталей машиностроения, котлов и газификаторов с псевдоожиженным слоем, средств технологического контроля качества псевдоожижения.

Отдельные. положения и результаты работы включены в 5 монографий и справочное издание Handbook of Powder Technology (Amsterdam: Elsevier, 2007). Материалы исследований используются в учебных курсах университетов.

На защиту выносятся:

- разработанные автором оригинальные методики исследования случайных динамических процессов псевдоожиженного слоя и их аппаратурное оформление;

- результаты экспериментальных исследований распространения волн давления в псевдоожиженном слое и их теоретическое описание;

- результаты экспериментальных исследований амплитудно-частотных характеристик режимов псевдоожижения;

- результаты экспериментальных исследований пространственных корреляционных связей колебаний давления, расходов газа и движения пузырей в установке с псевдоожиженным слоем;

- теоретическое обоснование глобального и локальных видов колебаний давления в слое и двухзонной структуры слоя;

- физико-математическая модель разрывных автоколебаний пузырькового псевдоожиженного слоя;

- зависимости для определения амплитуды и основной частоты колебаний в пузырьковом псевдоожиженном слое;

- результаты экспериментальных исследований и теоретический анализ равномерности псевдоожижения, обратных потоков газа и частиц через решетку;

- разработанная автором методика расчета параметров газораспределительного устройства, обеспечивающего равномерное и беспровальное псевдоожижение;.

- разработанная автором модель и результаты исследований интенсивности истирания частиц мелкодисперсного материала в струйной зоне псевдоожиженного слоя.

Личный вклад автора. Постановка задач исследований, разработка методик экспериментов и конструкций экспериментальных установок; организация и проведение экспериментов; анализ и обобщение собственных и публикуемых экспериментальных данных; разработка теоретических моделей и вывод расчетных зависимостей; участие в разработке проектных решений промышленных и опытно-промышленных установок, участие в пуско-наладочных работах и испытаниях оборудования, разработанного на основе результатов исследований автора.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на всесоюзных, всероссийских и международных конференциях в УГТУ-УПИ, Екатеринбург, 1984, 1986, 1997, 2003, 2007; Всесоюзной конференции «Энергетика высокотемпературных теплотехнологических процессов», Москва, 1982; Всесоюзной конференции «Проблемы энергетики теплотехнологии», Москва, 1983; V конференции по псевдоожижению, Эльсинор, Дания, 1986; Симпозиуме по истиранию и износу в технологии порошков, Утрехт, Голландия, 1992; VII конференции по псевдоожижению, Сидней, Австралия, 1992; VIII конференции по псевдоожижению, Туре, Франция, 1995; IV Минском международном форуме «Тепломассообмен ММФ-2000», Минск, 2000; III Европейской конференции по псевдоожижению, Тулуза, Франция, 2000; Общем годовом собрании Международного института тонких частиц «IFPRI-2000», Гаага, Голландия, 2000; VII симпозиуме по агломерации, Алби, Франция, 2000; XIII, XIV, XV, XVI Школах-семинарах молодых ученых и специалистов под руков. акад. РАН А.И. Леонтьева, Москва, 2001, Рыбинск, 2003, Калуга, 2005, Санкт-Петербург, 2007; XXVI Сибирском теплофизическом семинаре, Новосибирск, 2002; III, IV,V Российских национальных конференциях по теплообмену, Москва, 2002, 2006, 2010; Второй Международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и тепловые процессы)» СЭТТ-2005, Москва, 2005; Юбилейной научной общероссийской конференции «Современные проблемы науки и образования», Москва, 2005; Пятой Российской научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности», Ульяновск, 2006; VI Всероссийской конференции «Горение твердого топлива», Новосибирск, 2006; Первой конференции по фильтрационному горению, Черноголовка, 2007.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 75 работ (из них 50 относятся к изданиям, рекомендуемым ВАК для опубликования результатов докторских диссертаций), в том числе: 18 статей в журналах из перечня ВАК, два авторских свидетельства и патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 333 страницах машинописного текста, содержащих 115 рисунков и 13 таблиц, а также списка цитируемой литературы из 305 наименований и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, приведены цель, новизна, практическая ценность и реализация результатов, сформулированы задачи исследований, представлены результаты работы, выносимые на защиту.

В первой главе рассматриваются наблюдаемые в аппаратах с псевдоожиженным слоем режимы псевдоожижения и исследуются закономерности распространения волн давления в псевдоожиженном слое.

При описании однородного, пузырькового и турбулентного режимов псевдоожижения используется классификация твердых частиц Гелдарта. Для каждого из режимов показаны особенности колебательных процессов, выражающиеся в интенсивности и виде колебаний гидравлического сопротивления и высоты слоя. Рассмотрены квазиупругие модели колебаний слоя, основанные на балансе сил тяжести и вязкого трения между газом и частицами (Тодес, Хиби, Верлуп), из которых следуют выражения для частоты колебаний гравитационно - маятникового типа: / ~ (^///)1/2 . По результатам известных аналитических и экспериментальных исследований (Дэвидсон, Бородуля, Филипповский) показано, что режим регулярных автоколебаний, характеризующийся меньшей частотой по сравнению с колебаниями обычного пузырькового слоя, может возникать при сочетании крайне низкого сопротивления решетки (1-3 % от АРЬ) аппарата и большого подрешеточного объема (не менее чем на порядок превышающего объем слоя). Приводятся данные о доминирующем влиянии периодических процессов извержения пузырей с поверхности придонного слоя на флуктуации восходящего дисперсного потока в подъемном стояке установок с циркулирующим псевдоожиженным слоем.

Показано, что распространение возмущений (изменений локальных параметров) в объеме слоя происходит в виде динамических волн, которые можно разделить на медленные волны сплошности (пузыри) и имеющие большую скорость компрессионные волны (волны давления), реализуемые в слое в нескольких видах. Процессы зарождения и распространения волн давления в псевдоожиженном слое являются основными элементами его гидродинамики, формирующими колебательный механизм, в котором одним из главных параметров является скорость распространения волн давления.

Скорость волн давления в псевдоожиженном слог выражена через его параметры из общей зависимости для скорости звука в сплошной сжимаемой

среде с = тЩр/др при изотермических условиях и принятом в модели гомогенной среды допущении о незначительности относительного межфазного движения:

где с

= л/кйГ

МрД1-е) + р.е]'

скорость звука в чистом газе.

(1)

Рис. 1. Колебания давления в слое после сообщения вертикального импульса: Нту = 0,8 м; вермикулит, с15 = 0,22 мм; и = 0,03 м

Для экспериментального определения скоростей волн давления в

псевдоожиженном слое использовались два метода: метод стоячей волны при свободных колебаниях слоя и измерение скорости бегущей волны от локального возмущения в слое. В первом случае колебания слоя, находящегося на пределе ожижения, вызывались ударом дна установки о твердую

горизонтальную поверхность с сообщением ему тем самым вертикального импульса. Возникающие колебания имеют устойчивую периодичность с сильным затуханием (рис.1). Выражение для периода

собственных колебаний слоя имеет вид

г. =-

АН \ке[рХ\-£) + АГГ \£[р,(\-£) + р~е}

АН

(2)

Экспериментальные значения периода колебаний, полученные для шести видов материалов = 70 + 240 мкм, р,= 384+ 2900 кг/м3) и трех видов ожижающих газов, достаточно хорошо совпадают с расчетными (рис. 2 и 3).

собственных колебаний однородного псевдоожижснного слоя:

^-катализатор; °-полимер; ^ - кварцевый песок, сЦЮ,12 мм;

* - кварцевый песок, с15=0,24 мм; " -стекло, 4=0,1 мм; п-вермикулит; 1 - расчет по формуле (2); 0=0,03 м

Затухания колебаний слоя оценивались по величине безразмерного коэффициента демпфирования д = 1п/2яхл. Для времени затухания колебаний получена аналитическая зависимость из уравнения свободных колебаний слоя, выражений энергии диссипации и изменения кинетической энергии частиц тЛ =2g/a)2uaf. Экспериментальные значения получались подбором экспонент

Е= Ае'хИл, огибающих кривую колебаний. Достаточно невысокие значения коэффициента демпфирования д =0,1 -Ю,3 для минимально ожиженного слоя частиц с 50^350 мкм, совпадающие с данными, полученными другими авторами при возбуждении колебаний одиночными газовыми импульсами, позволяют рассматривать слой как умеренно демпфированную колебательную систему.

Во втором методе' для получения бегущих волн давления очевидного происхождения были проведены эксперименты с разделением слоя на две части:

НтГ.М

Рис. 3. Зависимость периода собственных колебаний слоя в установке диаметром О =0,03 м: а - от высоты слоя при псевдоожижении воздухом: • • эксперимент, частиды катализатора; 1 - расчет по формуле (2); 2 - по формуле Хиби; 3 - по формуле Верлупа и Хиртжеса; б - от плотности частиц, псевдоожиженных воздухом: 1 - расчет по (2); в - от высоты слоя при псевдоожижении различными газами: I - расчет по (2)

-м

СЗв.1

0,2

ДТу=0,12с

в верней части высокого слоя (#= 1,6-7-1,8 м) размещалось воздушное сопло, создававшее выше себя крупные пузыри или поршни газа (неоднородный слой), а в зоне ниже сопла слой псевдоожижался близким к критическому расходом воздуха без пузырей, т.е. сохранялся однородный слой.

Возмущения от движения пузырей в верхней части слоя распространялись в нижнюю, где регистрировались датчиками давления, установленными с интервалом 15СН-200 мм. Скорость прохождения нисходящих волн давления определялась по сдвигу взаимных корреляционных функций, рассчитанных для разных пар датчиков (рис.4), и ее значения удовлетворительно соответствуют расчетным значениям по формуле (1) (рис 5). Амплитуда колебаний давления при движении волны в слое уменьшалась незначительно.

Полученные нами данные были дополнены последовавшими исследованиями других авторов (Мусмарра, Бай, Клифт, Сшаф), создававших волны давления в слое инжекцией

о5 м адад Го

1.4 ат.С

Рис. 4. Взаимно корреляционная функция С6 [Для датчиков давления, расположенных в однородной части слоя ниже подачи струи из сопла на высоте Ир 1,2 м; 111=0,05 м, Ьб=1,15 м;

Нш£=1,6м

порции газа под решетку, в слой и в эластичную мембрану в слое, а также импульсной компрессией поверхности слоя. Сравнение расчетной зависимости скорости волнового импульса (1) с нашими экспериментальными данными и данными последующих работ в интервале диаметров частиц от 0,04 до 0,4 мм и плотности частиц от 384 до 2650 кг/м3 позволяет сделать вывод о применимости модели гомогенной сжимаемой псевдоожиженной среды для частиц групп А и В по классификации Гелдарта.

ДТ, с

0,14

ДЬ, м

Рис. 5. Результаты обработки корреляционных функций колебаний давления при подаче струи в верхнюю часть слоя: а - зависимость временного сдвига от расстояния между

датчиками АН, расположенными ниже ввода струи в слой: □ - катализатор, =0,07 мм,

-О=0,045 м; ♦ - кварцевый песок, = 0,24 мм, Н = 1,6 м, hj — 1,2 м; квадратная установка

0,12*0,12 м; б) - расчётная прямая по формуле (1) и экспериментальные (точки) значения

скоростей волн давления, измеренные при различных Д/г; кварцевый песок, (15 = 0,24 мм,

£ =0,48, Н = 1,8 м, hj = 1,35 м; квадратная установка 0,12*0,12 м

Рассмотрено влияние неравновесных состояний псевдоожиженной среды на скорость распространения волн давления. Изменение параметров движения фаз в высокочастотных режимах псевдоожижения, например при виброожижении, носит характер неравновесных релаксационных процессов, параметры которых определяются частотой процесса и инерционными свойствами частиц. С использованием классификации Рыжкова динамических свойств дисперсных сред и режимов движения фаз по безразмерному частотному критерию 0„ = т^ показано, что скорость распространения возмущений давления в псевдоожиженном слое совпадает с равновесной по формуле (1) для А, В и частично и 1рупп частиц по классификации Гелдарта. В псевдоожиженных слоях

с 0, > 1,7 (фонтанирующие слои группы О, высокочастотное нестационарное псевдоожижение) наблюдается дисперсия волн и с увеличением ©у скорости составляющих волнового импульса превышают равновесные значения.

Вторая глава посвящена изучению гидродинамических характеристик автоколебательных процессов в установках с пузырьковым псевдоожиженньм слоем, разработке и исследованию математической модели релаксационных автоколебаний слоя.

В целях выявления основных гидродинамических закономерностей выполнялись измерения случайных процессов пульсаций давления в объеме слоя и подрешеточном пространстве, расходов газа через газораспределительные колпачки и движения пузырей от решетки к поверхности слоя. Исследования проводились в установках с размерами газораспределительных решеток до 1,2*0,6 м с использованием 127- канального информационно-измерительного комплекса при максимальной частоте программируемого опроса датчиков 133 Гц.

В момент прорыва пузырем поверхности слоя его объем уменьшается на величину объема пузыря, поэтому колебания поверхности определяются параметрами выходящих пузырей. Наблюдается примерное равенство амплитуд максимальных колебаний давления и среднеквадратичных отклонений ар в

объеме слоя и на газораспределительной решетке. Размах (двойная амплитуда) максимальных пульсаций давления, определенный по графикам плотности распределения, почти линейно увеличивается как с ростом скорости ожижения, так и с увеличением высоты слоя, достигая значений, ' сравнимых с сопротивлением всего слоя рь%Н (рис. 6).

На основании обработки данных по максимальным амплитудам колебаний на газораспределительной решетке для интервала изменения безразмерного комплекса 10~3 <(и-ит^)20,25 получена степенная зависимость вида

10.42

(3)

— = 1,5

Щ

Ри/(«-ит/)2

А

Демпфирование амплитуды волн давления, проходящих из слоя в подрешеточную камеру, возрастает с увеличением сопротивления решетки.

Рис. 6. Зависимости экстремальных амплитуд колебаний давления от безразмерной скорости псевдоожижения: а - <р = 0,75%; б - р = 2,4 %; установка с решеткой 1,2*0,6 м

Поэтому при IV > 2 амплитуда колебаний давления в камере под решеткой с ростом скорости остается постоянной {<р =2,4 %) или может уменьшаться {ср =0,75 %). Из анализа экспериментальных данных следует, что основным звеном в феноменологии происхождения и распространения крупномасштабных флуктуаций давления в аппарате с псевдоожиженным слоем являются гидродинамические процессы, связанные с выходом пузырей на поверхность слоя.

При высоких скоростях ожижения (Ж >5+6) крупные пузыри теряют гидродинамическую устойчивость и разрушаются, а псевдоожиженный слой приобретает вихревую структуру, при этом амплитуда пульсаций давления начинает уменьшаться. Скорость, соответствующую максимуму амплитуд пульсаций давления ис, было предложено считать переходной скоростью

псевдоожижения от пузырькового режима к турбулентному. Значения ис для частиц группы В, в том числе полученные другими авторами, наиболее точно описываются зависимостью Яес= 0,633Лг°'467(Накаджима). Анализ имеющихся экспериментальных значений ис, сгруппированных по 15 узким интервалам числа Аг, не выявил определенной зависимости переходной скорости от диаметра аппарата £> в рассматриваемых диапазонах параметров £=0,05 + 1,6 м; Аг = 0,72-г-12,4*104.

Выходящие на поверхность крупные пузыри порождают волны давления большой амплитуды, которые могут быть замерены во всех точках аппарата с псевдоожиженным слоем и имеют для него глобальный характер. Поэтому доминирующий пик этой моды /0 сохраняется на всех частотных спектрах колебаний давления и расхода газа через колпачки, независимо от положения точки замера в аппарате (рис. 7), а его положение соответствует наиболее вероятному значению частоты выхода крупных пузырей из слоя, зависящей от высоты слоя Н. Увеличение сопротивления решетки в аппарате 1,2*0,6 м примерно в шесть раз (уменьшение живого сечения <р с 2,4 до 0,75 %) и увеличение скорости псевдоожижения (при Н =0,5 и 0,8 м) не приводят к изменению значения основной частоты колебаний/0.

Наряду с глобальными колебаниями с частотой /0 в слое обнаруживаются два вида локальных колебаний, первые из которых создаются возмущениями по траектории подъема пузыря, а вторые, более слабые, образуются в виде локальных компрессионных волн при истечении струй и образовании пузырей в прирешеточной зоне.

Подъем крупных пузырей вызывает колебательные движения всей текучей массы слоя, поэтому частоту /0 можно считать основной модой колебательного механизма псевдоожиженной системы. При расчете частоты /0 колебания слоя рассматриваются как колебания жидкости в ограниченном стенками сосуда объеме. В качестве аналогии приняты свободные колебания жидкости по и -образному контуру (подъем материала слоя в зоне всплытия пузыря и одновременное нисходящее движение материала в соседней зоне без пузыря), для которых частота колебаний давления

Рис. 7. Спектральные плотности пульсаций давления на газораспределительной решетке и у поверхности слоя: а - на решетке, Ь = 0 м; б- у поверхности слоя, Л = 0,4 м; = 0,5 м, <р = 2,4%. внутри контура определяется выражением:

(4)

1 о

В то же время повторяющееся изменение формы поверхности слоя пузырями превращается в движение между стенками аппарата бегущих волн верхней границы слоя, результатом сложения которых являются стоячие поперечные волны на поверхности. Частотный спектр для волн на поверхности жидкости рассматривается в известных методиках:

1

/ш (5)

171

где кпт- волновое число, равное для прямоугольного сосуда с размерами сторон

I и В: кпт= В)2+{т! Ь)г и для цилиндрического сосуда с диаметром £) : кп =тЮ ; т,п= 0,1,2....- число полуволн

Происхождение поверхностных волн подчинено механизму движения пузырей и взаимосвязано с ним, поэтому зависимость основной частоты колебаний /0 от высоты слоя Н соответствует формуле (4). При данной высоте слоя в аппарате

Н частота /0 реализуется в виде наиболее мощной и близкой к ней моды из спектра (5). На рис. 8 вместе с нашими данными приведены частоты мод колебаний давления в аппарате с £> =0,8 м, полученных в исследованиях (Сшаф и др.), где при некоторых высотах слоя число мод достигало 4. Дискретный характер смены мод колебаний (5) объясняет полученные в экспериментальных исследованиях разных авторов скачкообразные изменения частоты колебаний, ю

4

1

0,5

0'10.1 0,5 1 4 10

Рис. 8. Зависимость частоты мод поверхностных волн от высоты слоя:

______- расчет по зависимости (4);_ - расчетные моды (5);

установка 0,12*0,12 м; высота датчиков давления в слое: • -0,05м* - 0,25 м, ■ -0,5 м, О -0,75 м, о - 1,15 м, о - 1,34 м, +- 1,75 м, песок, <^=0,24 мм;

_________ - расчетные мода и экспериментальные данные ▲ (Сшаф),

1>=0,8 м, <^=0,39 мм

В исследованиях процессов формирования и движения пузырей методами корреляционного анализа колебаний давления, расходов газа и порозности (регистрация движения пузырей фотодатчиками) выявлены основные автоколебательные свойства системы и релаксационный (разрывный) характер процессов. Период автоколебаний слоя состоит из двух фаз. В первой длительной фазе Тх происходит накопление газа в слое, подъем пузыря к поверхности и увеличение высоты слоя, при этом аэродинамическое сопротивление слоя уменьшается, а расход газа через поверхность близок к критическому. В течение второй, в 4-5 раз более короткой фазы Тг происходит выход пузыря из слоя, от лобовой точки до кормовой части с разовьм выбросом из слоя содержащегося в нем газа, примерно равного расходу газа, поступившего в образующиеся в это

— -С ч

- Т. Гц -

к=47,04|

<

.... с. - К' - к=23,52

[ -А р-н -1 К к , к=7.84 к =3,92

к

—

- ^

и =1 6' ' ч

— — - - к =1 _ -

н и I

время мелкие пузыри у решетки. Сопротивление слоя во второй фазе быстро возрастает. Формирование крупных пузырей для последующего подъема к поверхности происходит на определенном уровне от газораспределительной решетки составляющей высоту прирешеточной зоны, в которой

наблюдаются вихревые структуры с образованием газовых каналов и цепочек мелких пузырей. Выше этого уровня находится зона подъема пузырей -пузырьковая зона с высотой (расстояние до поверхности) Иь. Разделение слоя по высоте на две зоны, имеющие разные структуры, подтверждается значениями взаимных корреляционных функций колебаний давления. В пределах прирешеточной зоны пульсации давления происходят практически синхронно по высоте, поскольку образованы интерференцией глобальных волн с частотой /0 и слабых локальных компрессионных волн, образующихся при коалесценсии пузырей. Поэтому взаимные корреляционные функции в этой зоне имеют высокие максимальные значения 0,9+0,95 и незначительные временные сдвиги Аг =0,01+0,015 с, соответствующие скоростям звуковых волн. В верхней же пузырьковой зоне колебания давления происходят в результате сложения все той же глобальной волны и медленной бегущей волны, создаваемой поднимающимся пузырем (первый вид локальных волн). Взаимные корреляционные функции, полученные для датчиков давления, один из которых закреплен в прирешеточной зоне, а второй перемещается вверх по пузырьковой зоне, показывают более низкие максимальные коэффициенты корреляции 0,45+0,6 и нарастающий временной сдвиг, соответствующий скорости подъема пузыря 0,4+0,9 м/с. Колебания давления в любых двух точках по высоте пузырьковой зоны когерентны и позволяют получить зависимость стационарного фазового сдвига колебаний от расстояния между ними.

На рис. 9 показаны временные сдвиги функций, переведенные в фазовые сдвиги колебаний в радианах, для слоев с высотой от 0,2 до 1,8 м. В пределах прирешеточной зоны сдвиги близки к нулю, поэтому экспериментальные точки лежат на одной вертикали. В пузырьковой зоне для каждой точки замера на высоте к показан фазовый сдвиг в радианах, поэтому кривые, соединяющие экспериментальные точки, имеют синусоидальный вид. Прямая, соединяющая высоты, с которых начинаются фазовые сдвиги, аппроксимирует зависимость высоты прирешеточной зоны от высоты слоя ке(П0). Высота

пузырьковой зоны является одним из основных параметров, от которого зависит частота колебаний . При искусственном изменении высоты пузырьковой зоны Иь - Ет{ - ку (посредством подачи струи газа с образованием пузырей в

минимально ожиженный слой из сопла через боковую стенку установки на изменяемой высоте от решетки Ну) аппроксимирующая экспериментальные

точки зависимость /0(Яту - И у) практически совпадает с зависимостью /0(#).

Ь.м 1,6 1,2 0,8 0,4

0 ~~ 072 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 Т7б ~ 1.8 Н„,м

Рис. 9 .Зависимость высоты прирешеточной зоны слоя й от высоты слоя #0 и распределение фазового сдвига колебаний в верхней пузырьковой зоне; установка 0,12*0,12 м, и =0,2 м/с, песок, =0,24 мм

В промышленных установках с большим размером газораспределительной решетки образуется несколько распределенных по площади слоя трактов подъема пузырей, характеризуемых горизонтальным полем корреляций. Данные по горизонтальной корреляции, полученные в аппарате с 18 колпачками на решетке 1,2*0,6 м, при высотах слоя Н = 0,3-Ю,8 м и числах псевдоожижения Ж = 1,3-^3,8, подтверждают двухзонную вертикальную структуру слоя. В прирешеточной зоне с высокой порозностью пульсации давления достаточно синхронны, коэффициент корреляции пульсаций давления кр Л для двух точек

горизонтального сечения слоя в нижней зоне достигает значений 0,5+0,9. В то время как в верней части слоя, где пульсации давления в большей степени зависят от прохождения пузырей около точки замера, максимальные значения взаимных корреляционных функций не превышают значений 0,2-Ю,3.

Процессы колебаний давления в прирешеточной зоне определяют гидродинамику работы газораспределительного устройства. В табл.1 приведены коэффициенты корреляции давлений в точках 1 и 2 на решетке (расстояние между точками 0,8 м), расходов газа в колпачках и давления в подрешеточной камере. Доминирующее влияние оказывают колебания глобального типа, поэтому колебания расхода газа через колпачки происходят в противофазе с колебаниями давления над решеткой и под ней. Локальные колебания на решетке, особенно при малых высотах слоя, обусловливают некоррелированную работу удаленных колпачков. Вследствие этого наблюдается высокая корреляция колебаний разницы давлений на решетке Р1 и давления в подрешеточной камере (где присутствуют только колебания глобального типа с частотой /о) с расходом в колпачке 14, расположенном около точки замера давления Р, на решетке (б>„,1,-?1,/>дл< = 0,82), и отсутствие ее для удаленного колпачка 4 = 0,05) (табл. 1).

Таблица 1

Значения взаимной корреляционной функции <3,1 для точек замера давления при Дт =0 в газоподводящей системе установки 1,2*0,6 м;<р= 2,6%; IV=2,6; Н0 = 0,3 м

} !

Р> Р*ь

Давление на решетке в точке 1 Р, 1 - 0,86

Перепад давления на измерителе расхода газа через колпачок № 14 (около точки 1) ДРИ -0,55 0,82 -0,2

Давление в подрешеточной камере Р„4 0,86 1

Давление на решетке в точке 2 ( на расстоянии 0,8 м от точки 1) Р2 0,62 0,74

Перепад давления на измерителе расхода газа через колпачок № 4 (около точки 2 ) ДР4 -0,15 0,05 -0,18

Из обобщения полученных экспериментальных данных и результатов исследований других авторов сформировано феноменологическое представление о релаксационном механизме автоколебаний в установке с псевдоожиженным слоем, в котором устойчивые квазипериодические колебания слоя с частотой /0

являются результатом самонастройки нелинейной системы пропускать сверхкритический объем газа в пузырях. При этом синхронизация отклонений системы от равновесного положения (высоты слоя, перепада давления в слое) с действием обратной связи на входящий в слой поток газа, а также синхронизация различных видов колебаний давления происходят в результате образования стоячих волн плотной фазы на поверхности слоя и зоны формирования пузырей с определенной высотой над решеткой .

В разделе моделирование автоколебаний пузырькового псевдоожиженного слоя показано, что в проведенных разными авторами исследованиях рассматриваются линейные приближения решения уравнений колебаний псевдоожиженного слоя, не отражающие в достаточной мере поведение автоколебательной системы. В ряде работ фактически исследуются вынужденные колебания, поскольку для описания колебаний слоя используются внешние периодические возмущения на его границах. Выполненные нами моделирования перехода однородного псевдоожиженного слоя в режим автоколебаний по модели Тодеса показали, что в случае сохранения гомогенной структуры слоя колебания слоя не поддерживаются и затухают вследствие преобладания силы вязкого трения над конкурирующей с ней силой тяжести в фазе нисходящего движения частиц, поскольку относительная скорость частиц в ней получается сложением модулей абсолютных скоростей частиц и газа. Для моделирования реальных автоколебаний выбран слой с поршневым режимом пузырькового псевдоожижения, который можно рассматривать как одну из зон с трактом подъема пузырей в аппарате с большой площадью газораспределительной решетки. В узком аппарате крупные пузыри (газовые поршни) занимают большую часть сечения слоя, оставляя для просыпания частиц кольцевой зазор переменного сечения около стенок (рис.10). Образование пузырей заканчивается на границе прирешеточной и пузырьковой зон (на расстоянии Ъь от поверхности), выше этого уровня в слое находится, как правило, только один крупный пузырь. Полный период колебаний поверхности Т делится на две фазы. В первой, продолжительной фазе Г, пузырь поднимается внутри слоя от места образования до касания поверхности лобовой точкой. За время первой фазы г, = Т, пузырь проходит расстояние Иь - Ь со скоростью иА,

высота слоя при этом возрастает со скоростью и3 от Нтт до уровня немного

ниже Я5тах.

Вторая фаза начинается в момент раскрытия пузыря г2 = 0 и превращения его в каверну на поверхности слоя глубиной Ь. Стенки каверны, образованные прослойкой частиц вокруг пузыря, сначала по инерции движутся вверх до полной остановки поверхности прослойки на высоте Н5тзх, а затем ссыпаются вниз с абсолютной скоростью -1/8:

(6)

#4

и.

Исчезнувшая

часть пузыря \ Исчезнувшая Высота кольцевой \ -асть прослойки р поверхности всего слоя ^высотой г(т2) с площадью аЬ

поверхности ожиженного слоя с площадью А,

Рис. 10. Цикл колебаний поверхности слоя и подъема пузырей: а - т, = 0— начало первой фазы для пузыря п; б- т2 = 0 - начало второй фазы для пузыря п; в - момент второй фазы при выходе пузыря п из слоя и движении кольцевой поверхности слоя вниз; г - т = Г(т, = 0) - начало первой фазы для пузыря п +1

В конце второй фазы, когда поверхность прослойки сравнивается с дном каверны, высота поверхности слоя равна Ятт. Затем цикл колебаний повторяется. В аппаратах больших размеров механизм релаксационной модели процесса остается таким же, с той лишь разницей, что для непристенных пузырей

прослойка материала вокруг пузыря становится шире (зависит от расстояния между трактами подъема пузырей), образуя гребни (пучности) поверхностных волн, которые при дефлюидизации рушатся на ожиженную массу слоя.

Из уравнения сохранения импульса для одномерного слоя и уравнения Эргуна для движущегося слоя получены уравнения движения поверхности слоя и перепада давления в слое для первой фазы колебаний :

<12Н,(п)_ АС,Н,(т,) ( 2иН](т]) ДЦт,)]

й г,2 (я,(г о-с^и^О-с, "

)

, 5Я,(г,) Г 2кЯ,(т,) 2иЯ,(г,)

(Я,(г,)-С,) Л, J Я, (г,)-С, ¿Г]

-2*;

(7)

Д/'1(т1) =

ЛС,'

2{Н1(Т1)-С1)2{Н1(Т1)-С1 ¿Г,

ЯС,

2иЯ,(Г1) ¿Я,(г,Л| 2иН\ (г,) ¿Я, (г,) г^г.ьс.Яя^-с, л, Л Я! (г,)-С! л,

(8)

и для второй фазы колебаний:

Л2Н2(т2) = АС2Н2(т2) ( 2кЯ2(г2) сЩ2(т2)

<3т22 {Н2(т2)-С2)2{Н2(Т2)-С2 ¿Г2

| ВН2{т2) ( 2иН2(г2) <Ш2(т2)Л 2иН2(г2) ¿Я2(г2) (Я2(г2)-С2)(я2(г2)-С2 <*г2 }Н2(т2)-С2 ¿т2

гивстл^2&-ив)

ДР2(г2) =

Нт/С2

АС-,

1 +

-2*;

/2Я2(г2)-С2)2

' 2иЯ2(г2) <1Н2(г2)\ |

кя2(г2)-с2 л2 ;

С 2иЯ2(г2) с/Я2(т2)"| 2мЯ2(Т2) ¿Н2(т2)

2(Я2(Г2)-С2) ^Я2(г2)-С2 с/г ] Я2(г2)-С2 (1X2

х-РзНгЬг)

1 +

Р1ивстГ(р^1-ив)

Н,

т/

(9)

(10)

где

150//.

1.75д

в.

2 р,<1,

А(г) = 0,35(72/^-0,350/2).

;С, =Яи/(1-£и/);С2 =(Яя/-А)(1-

Полученные по уравнениям (б)-(10) зависимости колебаний высоты и порозности слоя (рис.11), фазовая диаграмма колебаний поверхностей (рис.12) соответствуют автоколебаниям системы накопительного типа с разрывным видом колебательных процессов.

Рис, 11. Изменение высоты (а) и средней порозности слоя (б) за период колебаний: Н =1,6 м, и =0,09 м/с, и =0,211 м/с, Е =0,448, р=2650 кг/м\ д. =240 мкм, £>=0,12м.

щ/ щ) л/ • & (У

Расчет высот на рисунке (а): фаза 1 - уравнение (7), кольцевой поверхности всего слоя - с уравнением (6), поверхности ожиженного слоя - уравнение (9)

Модель релаксационных автоколебаний слоя, вместе с методами нахождения основной частоты, позволяет рассчитывать амплитуды флуктуаций высоты и гидравлического сопротивления псевдоожиженного слоя в промышленных аппаратах в зависимости от их размеров, скорости псевдоожижения и свойств материала.

В третьей главе на основе результатов исследований гидродинамики пузырькового псевдоожижения изучены вопросы неустойчивости газовых потоков в элементах газораспределителя и определены параметры беспровалъных и равномерных режимов псевдоожижения, необходимых для эффективного проведения тепломассообменных технологических процессов.

Газораспределительное устройство является основным и наиболее ответственным конструктивным узлом установки с псевдоожиженным слоем,

Рис. 12. Фазовая диаграмма колебаний поверхности сжиженного слоя (пунктирная линия) и поверхности прослойки вокруг пузыря (сплошная линия). Фаза 1: 0-1 , поверхность слоя; фаза 2: 1-1'-2'-0, поверхность ожиженного слоя; 1 -2-0, поверхность прослойки вокруг пузыря. Параметры псевдооожижения - рис. 11.

поскольку существенно влияет на гидродинамику слоя и должно обеспечивать равномерное распределение ввода газа в слой по площади решетки без провала дисперсного материала в подрешеточную камеру.

Как было показано (глава 2), в установках с большой площадью газораспределительной решетки мгновенное поле давлений на ней в отдельные моменты времени может быть в значительной степени неравномерным, а колебания в удаленных друг от друга зонах в целом слабо коррелированы. Выравнивание давления по площади решетки происходит, согласно данным главы 1, с относительно невысокой скоростью волн, порядка 10 м/с. Соответствующее этой скорости время релаксации в десятые-сотые доли секунды определяют величину фазового сдвига колебаний давления в удаленных друг от друга зонах на решетке. В то же время в подрешеточной камере, где скорость волн давления около 300 м/с, давление пульсирует практически синхронно по всему объему камеры с усредненной по всем поступающим из слоя возмущениям демпфированной амплитудой. Вследствие сказанного пульсирующие мгновенные расходы газа через отдельные газораспределительные элементы решетки оказываются сдвинутыми по фазе. Экспериментально показано, что в колпачках, находящихся на расстоянии около метра, колебания расхода газа могут быть противофазными. Противофазные колебания локальных перепадов давлений на

решетке, в свою очередь, могут приводить к совпадению в определенные интервалы времени 6т максимальных локальных давлений над решеткой и минимальных давлений под ней, что также показано прямыми измерениями пульсаций давлений в установке с размером колпачковой решетки 1,2*0,6 м. При совпадении экстремальных амплитуд пульсаций давление под решеткой становится меньше локального давления над ней (экстремальные пики на осциллограмме давлений накладываются друг на друга), вследствие чего возникают обратные потоки газа и частиц в подрешеточную камеру через колпачки, оказавшиеся в зоне отрицательных перепадов на решетке -ДР^'. Разница средних давлений в подрешеточной камере РкЬ и на решетке Рй равняется сопротивлению решетки при рабочей скорости ожижения ДР£.

Поэтому для исключения обратных потоков газа с провалом частиц псевдоожижаемого материала под решетку, при возникновении локальных отрицательных перепадов давления на ней, необходимо выбирать сопротивление решетки больше суммы максимальных амплитуд А+ Л™™.

В целях определения значений параметров скорости псевдоожижения, при которых обратных потоков газа через решетку происходить не будет, составлена функция Т7=Д)тах + А^Ц* - АР^, зависящая от 4 безразмерных комплексов

^Т1Г~> Т?Г> г и имеющая вид др™/ АРЬ АРЬ

Г = 1,5-^-

РЬ ит/

АР?'

ДА

,0,84

1 + -

т

дА

--1

+ 1

-IV2.

Функция рассматривается в области определения IV > 1. При заданных

значениях переменных

арь

дР*'

она имеет интервал значении чисел

псевдоожижения А ^ 2, на котором Р >0 ив пределах которого возможны

обратные потоки газа и частиц в газораспределительные элементы решетки. Вне интервала ЛЩ2, где Г < 0, появление обратных потоков невозможно.

В зависимости от продолжительности промежутка времени дт, в течение которого давление в данной зоне на решетке Рй больше давления РкЬ под ней, твердые частицы, увлекаемые обратным потоком газа, могут успеть проскочить всю длину внутреннего канала в колпачке £0 и попасть в подрешеточную камеру либо длина пробега частиц внутри канала не превысит его длину и частицы будут вынесены обратно в слой после смены направления потока газа в колпачке.

В случаях, когда кратковременные проскоки частиц в колпачок не нарушают его работу, в целях экономии энергии на сжатие газа можно не увеличивать сопротивление решетки и считать такой режим работы газораспределителя приемлемым. Однако при этом необходимо оценивать глубину проникновения частиц внутрь колпачка I для сравнения ее с длиной отверстий в колпачке £0.

Для определения глубины проскока 1 получено выражение для переменной скорости обратного потока газа в отверстии колпачка в течение времени его существования 5т=я1а':

»(0= ^ [1 ~СОБ(й/г)],

ЛЛ®

где со' - угловая частота периодического процесса совпадения экстремальных пиков давления на решетке Р0 = Р'8ш(й/г) и под ней Р„ь =-Р'йп{а'т), а

максимальная разница совпадающих пиков 2Р' = Р( Сила

• ДР* Щ АV

взаимодействия газового потока с увлекаемыми внутрь колпачка частицами дисперсного материала выражена через стоксовский коэффициент аэродинамического сопротивления, и получена зависимость для глубины проскока частиц:

/ = ПрРХ*2 -4)/(Лр^2й>'310).

Величина угловой частоты со' определяется интервалом времени 6т: со' = л/дт. Из анализа осциллограмм колебаний давления над и под решеткой следует, что длительность интервала времени наложения пиков давления 6т может доходить до 0,17", при которой угловая частота имеет величину й)'=1От/0. Тогда при основной частоте колебаний /0= 1~3 Гц минимальное значение угловой частоты находится в интервале со' =(10+30) гг рад/с. На рис. 13

приведен пример расчетных значений / в этом интервале частот в зависимости от амплитуды максимальной разницы давлений над и под решеткой.

Рис.13. Зависимость глубины проникновения частиц в колпачок /от амплитуды Р'\ =0,418 мм, р5 =4000 кг/м3, £0=0,1м

При экспериментальных исследованиях неравномерности псевдоожижения в аппарате с 18 - колпачковой решеткой размером 1,2*0,6 м на кривой псевдоожижения Р„ь(1¥)была обнаружена последовательность пиков давления, каждый из которых соответствовал вступлению в работу очередного колпачка (или нескольких колпачков) при достижении расхода через него, достаточного для псевдоожижения зоны слоя, обслуживаемого данным колпачком. В случаях локального уплотнения слоя псевдоожижения над всеми колпачками не удавалось достичь даже при высоких скоростях газа, в результате чего на участках решетки с неработающими колпачками оставались стационарные застойные зоны.

В экспериментах были получены распределения расходов газа по всем колпачкам установки, величины пиков давления в подрешеточной камере в зависимости от высоты слоя и скорости псевдоожижения при изменении анизотропных свойств слоя (уплотнением или увлажнением его отдельных участков). При помощи фотосъемки через прозрачное дно установки с двумя колпачками исследовались процессы зарождения и истечения газовых струй из отверстий колпачков. В результате анализа полученных результатов было установлено, что образование застойных зон связано с анизотропными свойствами слоя, заключающимися в неравномерной проницаемости слоя по площади аппарата из-за разной степени проявления межчастичных сил (когезии, трения). Вследствие стесненной фильтрации газа через неожиженный материал

вокруг колпачка максимальное сопротивление слоя в застойных зонах превышает сопротивление псевдоожиженного слоя на величину АР^, равную замеряемому в экспериментах пику давления.

Модель истечения газа из отверстия с радиусом г0 на решетке с живым сечением (р исследовалась автором совместно с Н.Ф. Филипп овским, было получено выражение для максимального дополнительного сопротивления застойной зоны АР/ = 0,5 * - 4<р2 /3 + 7<рт 12)1 ср.

Из равенства потерь давления при проходе газа через аппарат на участках с ожиженным слоем и застойной зоной получены зависимость давления в подрешеточной камере с учетом сопротивления АР^ и количества не вступивших в работу и колпачков из N, имеющихся на решетке:

АР*

ртах _ е

1"Ь'п /]>г \2

(Ы-пу

Ш—1---1-

2 +

- 4АР/(и2 - 2Ып\ьР™/2 + р, (1 - - п)г У/2 - п{Ы - п)2 (р$ (1 - е)ёН +

+ л(1 -е^Н,

и зависимость для числа псевдоожижения при п неработающих колпачках:

_и+(АГ-я)( 1+а)1/2

N

где «г =(См-и>ь)1ЪР;Г-\=рУягоЧ,{\ ~А(рг/3 + 7<ри2/3)/(г,/у&) ■

Число полного (равномерного) псевдоожижения вычисляется при п =0. На рис. 14. показано сравнение расчетных и экспериментальных значений 1¥п, полученных в установке с 18 колпачками.

Из полученных расчетных зависимостей следует, что для приведения слоя в полностью псевдоожиженное состояние в некоторых случаях требуются скорости \¥с, в два-три раза превышающие рабочие, причем наибольшее относительное увеличение расхода требуется для вступления в работу последнего колпачка. В то же время для снижения скорости WG на 25 % в аппарате с секционированным подрешеточным объемом необходимо увеличить число секций на порядок.

В качестве наиболее оптимального

3,0

предложен способ первоначального посекционного псевдоожижения, при

2,6

котором в случае подачи ' воздуха от центробежной воздуходувки достаточно

2,2

иметь две-три секции в аппарате. Сопротивление газораспределительной

1,8

решетки, при котором достигаются равномерное и беспровальное

1.4

псевдоожижения материала, согласно полученным экспериментальным

1,0 :

данным и расчетным соотношениям, 0

следует выбирать не менее 0,25+0,3 от значения \Уп ■. Я0 = 0,25 м, АР^ =0,3 к11а,

сопротивления слоя. корунд с1х =0,4 мм; цифры у кривых -

значения п

Четвертая глава содержит результаты теоретических и экспериментальных исследований истечения струи из отверстия газораспределительной решетки и истирания мелкодисперсного материала в пульсирующих струйных факелах прирешеточной зоны псевдоожиженного слоя. Рассмотренные процессы истирания в промышленных технологиях термообработки, перемешивания, классификации, грануляции, крекинга нефти, газификации и сжигания топлив происходят в основном в результате взаимодействий между частицами и в большинстве случаев являются нежелательными, поскольку приводят к возрастанию уноса материала и ухудшению качества продукта. Наибольшая интенсивность истирания твердых частиц Ау ~ ик0 наблюдается в струйной

прирешеточной зоне слоя, где инжектированные в струю частицы разгоняются до наиболее высоких скоростей и ударяются в пульсирующий свод струи. Причем показатель степени к скорости истечения из отверстия и0, по данным исследований разных авторов, изменяется в интервале от 1 до 5,8.

В целях определения интенсивности истирания частиц в струйной зоне слоя разработана расчетная модель для частиц с диаметром = 100+3000 мкм, в

которой учитываются физические свойства частиц и выполняются вычисления скоростей и массового потока частиц в струе.

Осесимметричная струя, вытекающая из отверстия в газораспределительной решетке с радиусом г0, геометрически представляется в виде расширяющегося вдоль вертикальной оси х конуса с текущим радиусом Ь = г0 + х1ах\в (безразмерным радиусом д = у1Ь) при половинном угле раскрытия в (рис. 15). Пунктирной линией на рисунке показана толщина пограничного слоя струи ¿>(1-£■*), в пределах которого концентрация частиц у' < ут} принята

постоянной. Струя истекает в минимально ожиженный слой при скорости псевдоожижения и - иту и концентрации частиц в слое ут^. Боковой поток газа

в струю складывается из газа, фильтрующегося между частицами боковой поверхности струи и газа, зажатого в межчастичных объемах агрегатов

частиц, инжектируемых в струю, у^е^. Профили скоростей газа м;и частиц

в горизонтальных сечениях основного участка струи приняты по распределению Шлихтинга:

(11)

где и]т и - скорости газа и частиц на оси струи.

В расчетной модели для частиц решается система уравнений, включающая

уравнения балансов массы для потока газа ^ и

для потока частиц Щ, сохранения импульса для потока газа М и частиц , сохранения импульса отдельно для потока частиц М1, записанные по модели Донси и Массимиллы для элемента вертикальной изотермической струи высотой сЬс (рис.15).

Процедура вычислений дает решение системы в виде зависимостей и]т(х), у]т{х), у]т{х) и

н>, на основном участке струи, с Рис. 15. Геометрия вертикальной

струи в псевдоожиженном слое последующим расчетом профилей скоростей газа и частиц в горизонтальных сечениях струи по формулам (11). В наибольшей

степени истиранию при соударениях с частицами купола струи подвержен поток инжектированных частиц Ws:

1

W5=7d,2ps\vjyj2gdg , о

величина которого на высоте струи х определяется выражением W,(.x) = 2Mre + хtan0)2psvjm(*)[0Д63у*-(у)-у^х))(0,5д'2/3,5 + <г*' /5)].

Используемый в расчетах угол раскрытия струи в определялся для каждого из исследуемых материалов (соль NaCl, алюминосиликатный катализатор FCC, древесный уголь, известняк) экспериментально методом томографии круглой струи, истекающей в минимально ожиженный слой, рис. 16.

Рис.16. Схематичное (а) и томографическое (5) изображения струи в псевдоожиженном слое:

Я0 =о,2М, dQ=\ мм, u = umj ,

ы0=125 м/с

Полученные зависимости максимальной скорости на оси струи и

массового расхода частиц в струе ¡¥:5 (ио), (рис.17), аппроксимировались степенными зависимостями

у,~»о\ (12)

для определения показателей степеней пит. Степень истирания (повреждения) при столкновениях отдельной частицы данного типа материала А^ зависит от ее

формы и прочностных свойств, поэтому А'у также можно выразить соотношением - V1.. Подставляя в него из (12), имеем

где I - показатель степени, зависящий от прочностных свойств частиц.

Щ,

кг/с 0.1 -

-(4=100 мкм -с!а=418 мкм -с!3=3 мм

б)

м/с м/с

Рис. 17. Изменение массового расхода частиц в струе от скорости струи для разных диаметров отверстия при постоянном размере частиц =0,418 мм (а) и для разных диаметров частиц при постоянном диаметре отверстия (Ла =3 мм (б)

Умножая на поток частиц в струе ~и™, получаем выражение, с точностью до коэффициента пропорциональности определяющего общую интенсивность истирания частиц в струйной зоне слоя:

где к = т+п1.

Значения прочностного индекса / данного вида материала определялись по специальной методике с ударом частиц о неподвижную пластину в конце разгонного трека. При многократном повторении опыта за среднюю

интенсивность истирания испытуемого материала А'у принималась

относительная потеря массы начальными материнскими частицами.

В табл. 2 приведены результаты вычислений для частиц соли №С1 с ¿^=0,418мм (прочностной индекс 1=2,6), где расчетное значение к = 4,95

{¿0 = 1 мм) удовлетворительно согласуется с полученным ранее при тех же условиях экспериментальным значением £=5,1.

Таблица 2

Расчетные значения степенных индексов зависимостей массового потока, скорости частиц и интенсивности истирания от скорости истечения газовой струи в псевдоожиженный слой

частиц соли ШС1

Диаметр отверстия d0, мм

1 3 5

Индекс скорости частиц п 1,44 1,2 1,68 0,87 1,42 1,3

Индекс потока частиц т

Суммарный индекс скорости истечения к = т + 2,6 п 4,95 5,24 5,00

Аналогично влиянию скорости истечения исследовалось влияние диаметра отверстия истечения струи d0 на интенсивность истирания с введением

степенных соотношений Vj Ws /Wg0 и получением соотношения

AjlWg0~dhB, (13)

где h = pl + q, а лоток частиц Ws нормализован расходом газа через отверстие Wg0 для придания автомодельности вычислениям при изменении расхода газа

через отверстие с изменением его диаметра. Выполненные расчеты показали близкие к линейным зависимости (13) интенсивности истирания от диаметра отверстия (А = 1,04 для соли NaCi, h - 0,83 для катализатора FCC), удовлетворительно соответствующие экспериментальным данным.

Поскольку интенсивность истирания дисперсного материала зависит не только от свойств частиц, но и от скорости истечения газа из отверстий решетки и от их диаметра, в каждом конкретном случае появляется задача минимизировать интенсивность истирания как функцию двух переменных ua и dB вида

Aj = Cu\dh0. Наименьшее истирание дает идеальный газораспределитель типа пористой плиты, так как обеспечивается равномерно распределенный ввод газа в слой (меньшие и0) через бесконечно большое количество мелких отверстий (меньшие d0). На практике для газораспределителей с сосредоточенным подводом газа (колпачковые или сопловые решетки) выбор м0(или <р) в d0 чаще

всего нужно сделать при постоянном расходе газа через решетку, и в этом случае истирание также будет меньшим при большем живом сечении и меньшем диаметре отверстия. Живое сечение решетки является одним из основных конструктивных параметров аппарата и его изменение существенно влияет на гидродинамику слоя и выполнение проводимых в нем технологических процессов. Однако зависимость интенсивности истирания от скорости истечения гораздо сильнее, чем зависимость от диаметра отверстий (полученные значения к в несколько раз больше значений И), поэтому даже незначительные увеличения живого сечения могут давать заметные эффекты снижения истирания материала.

В пятой главе приведены примеры использования результатов исследований при расчетах процессов в печах, газификаторах и котлах с псевдоожиженным слоем и в разработке технических решений отдельных узлов установок. Разработана методика поверочного расчета газораспределителя промышленного аппарата, содержащая расчетные диаграммы, построенные в диапазонах изменения параметров псевдоожиженного слоя и дисперсного материала: ит/ = 0,03 + 0,4 м/с = 50 + 3000мкм, р = 250-4500 кг/м3);Я0 = 0,2+1 м;

IV = 1 + 15; АРВ/АРЬ =0,2+0,4 (АР*/АРЬ=0,001+0,2);Р,/АРЬ = 1,5 + 3.Методика

содержит два согласованных итерационных цикла вычислений и позволяет рассчитывать параметры работы газораспределителя, обеспечивающие при рабочей скорости газа беспровальные и равномерные режимы псевдоожижения.

С использованием данной методики совместно с ВНИИМТ разработаны режимные параметры и газораспределитель печи кипящего слоя для обжига лисаковской железной руды производительностью 1 млн. тонн в год с площадью решетки 60 м2 и охладителя концентрата с кипящим слоем. Экспериментально проверена величина дополнительного сопротивления слоя руды в застойной зоне АР* при различных условиях. Выбраны живое сечение решетки, диаметр

струйных отверстий в колпачках, обеспечивающие равномерное и беспровальное псевдоожижение руды. В конструкции газораспределителя применен боковой способ подвода газа на уровне газораспределительных колпачков для предотвращения образования застойных зон у стен аппарата, защищенный авторским свидетельством.

Приведены технические характеристики печи УТТЛ 1-01 для охлаждения турбинных лопаток, разработанной и изготовленной по заказу ОАО «Завод турбинных лопаток» (г. С.-Петербург). Подрешеточное пространство печи секционировано на три камеры для равномерного посекционного ожижения слоя повышенным расходом газа при запуске установки.

Разработанная методика использовалась при выборе параметров газораспределительных решеток топки водогрейного котла мощностью 1 МВт с низкотемпературным псевдоожиженным слоем и камеры охлаждения котла с циркуляционным псевдоожиженным слоем мощностью 12 МВт для котельной УГТУ-УПИ.

Разработаны и испытаны конструкции устройств технологического контроля качества псевдоожижения, внедренные в ЭПК УГТУ-УПИ для проведения пуско-наладочных работ на тепломассообменных установках с псевдоожиженным слоем.

Разработана и запатентована усовершенствованная конструкция двухзонного автотермического газогенератора с псевдоожиженньм слоем для газификации твердых топлив. В газогенераторе используется псевдоожиженный слой высотой около 1м, состоящий из частиц инертного материала и топлива. Для улучшения массообмена пузырей вторичного воздуха с продуктами газификации на трубах подачи вторичного воздуха выше уровня формирования пузырей устанавливаются тормозящие козырьки. Полученное в работе выражение для частоты прохода крупных пузырей использовано для расчета коэффициента массообмена между пузырем и сплошной фазой при определении доли выхода полезных продуктов, соответствующей максимальной тепловой Мощности получаемого газа при воздушной и паровой газификациях ирша-бородинских углей. Рассмотрена работа газогенератора в цикле газопоршневой мини-ТЭЦ на ирша-бородинском угле. На примере паровой газификации кузнецких углей показано использование газогенератора для получения синтез-газа в производстве метанола.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы по работе:

1. На основании термодинамической модели гомогенной псевдоожиженной среды получено выражение для скорости волн давления в псевдоожиженном слое. Выполнены прямые измерения скоростей волн при свободных колебаниях минимально ожиженного слоя и бегущих волн от локальных возмущений в слое

методом расчета корреляционных функций. Проанализированы и экспериментально проверены полученные зависимости скорости волн и периода собственных колебаний слоя от плотностей газа и частиц, порозности и высоты слоя.

2. Теоретически оценены и экспериментально получены время затухания и безразмерный коэффициент демпфирования свободных колебаний минимально ожиженного слоя, классифицирующие псевдоожиженныё слои частиц групп А и В как умеренно демпфированные колебательные системы. Экспериментально показано распространение бегущих волн давления от поверхности слоя к газораспределительной решетке, создаваемых колебаниями поверхности при выходе из слоя пузырей.

3. Полученные экспериментальные данные по скорости распространения и степени затухания волн давления в псевдоожиженном слое частиц групп А и В показывают преобладание в механизме распространения волн гидродинамического взаимодействия частиц через газовую фазу. Установлено соответствие псевдогомогенной модели двухфазной среды и равновесной скорости распространения волн давления для групп частиц А, В и частично I) в условиях стационарного псевдоожиженного слоя. Показана граница перехода в область диспергирующих волн по частотному критерию ©„.

4. В аппарате промышленных размеров, оборудованном многоканальным автоматизированным измерительным комплексом, выполнены детальные многоточечные измерения пульсаций давления и расходов газа в различных зонах слоя, элементах газораспределительного устройства и газоподводящей камере аппарата во всем диапазоне скоростей пузырькового псевдоожиженного слоя. Посредством методов статистического анализа случайных процессов с обработкой больших массивов первичных измерений получены зависимости амплитудно-частотных и корреляционных характеристик от параметров псевдоожижения.

5. Установлены зависимости максимальных амплитуд колебаний давления в объеме слоя от размера выходящих из него пузырей, получена эмпирическая формула для определения амплитуд колебаний давления в слое. Предложено определение переходной скорости псевдоожижения от пузырькового режима к турбулентному по максимуму амплитуды (среднеквадратичного отклонения) пульсаций давления в слое, подтвержденное исследованиями других авторов.

Получены высокоточные цифровые спектры колебаний параметров слоя в аппаратах с площадью решетки до 0,72 м2, позволяющие определять основную частоту колебаний /0. Выявлены и исследованы глобальный механизм гравитационных колебаний слоя, проявляющийся в выходе крупных пузырей на поверхность с частотой /0, и два вида локальных колебаний давления, определяемые траекторией подъема пузырей и процессами их формирования в нижней части слоя. Предложены модели колебаний слоя по аналогии с колебаниями жидкости в сосуде. Исследован механизм образования стоячих поперечных волн на поверхности слоя, вызываемых гравитационными колебаниями массы отдельных зон слоя, связанных между собой по типу гидравлического маятника. Получена формула для расчета основной частоты гравитационных колебаний слоя /0, подтвержденная в исследованиях разных авторов. Теоретически и экспериментально показано дискретное изменение частоты /0 при разных высотах слоя, соответствующее смене мод поверхностных волн.

6. Посредством комплексного пространственного корреляционного анализа колебаний давлений и расходов газа в аппаратах с горизонтальным размером слоя до 1,2 м и высотой слоя до 1,8 м исследованы закономерности самонастройки автоколебательной псевдоожиженной системы на пропускание избыточного расхода газа в пузырях с частотой /0. Установлено, что в результате суперпозиции волн давления глобального вида и локальных видов волн псевдоожиженный слой разбивается на нижнюю прирешеточную зону колебаний по типу стоячей волны с высокой степенью корреляции ((5^ = 0,8+0,9)

и находящуюся над ней зону подъема пузырей со скоростью 0,4-г 0,9 м/с и средним уровнем корреляции = 0,4+0,5). Псевдоожиженные слои в аппаратах

с большой площадью газораспределительной решетки разбиваются на ряд параллельных зон подъема пузырей, количество и расположение которых соответствует форме поверхностной волны при данной геометрии слоя и определяет фазовые сдвиги колебаний давления по площади газораспределительной решетки и расхода газа через ее элементы.

7. В целом анализ зависимостей амплитудно-частотных характеристик и корреляционных соотношений колебаний параметров псевдоожиженной системы позволяет отнести ее к системе автоколебательного типа, в которой происходит

самовозбуждение и сохранение колебаний с доминирующей основной частотой /0 и пространственная синхронизация колебаний поверхности слоя, давления, расхода газа через решетку, процессов образования и движения крупных пузырей.

Показаны и изучены релаксационные (разрывные) особенности колебательных процессов в пузырьковом псевдоожиженном слое, проявляющиеся в разделении периода колебаний на длительную фазу падения сопротивления слоя и короткую фазу его роста (соответствующих фазам увеличения и падения высоты слоя), характерные для автоколебаний накопительного вида.

8. Разработана и исследована физико-математическая модель разрывных автоколебаний для поршневого режима, основанная на исследованных закономерностях гидродинамики пузырькового псевдоожиженного слоя. Рассчитаны изменения высоты, средней порозности и гидравлического сопротивления слоя по двум фазам периода колебаний.

9. На основании экспериментально полученных пространственных корреляционных соотношений колебаний давлений в элементах газораспределительного устройства показана возможность обратных потоков газа через него при совпадении противофаз давлений на решетке и в подрешеточной камере, приводящих к провалу мелкодисперсного материала через решетку. С использованием экспериментальных данных по амплитудно-частотным характеристикам колебаний получены расчетные зависимости для определения глубины проникновения частиц материала в отверстия газораспределителя и условий исключения провала частиц в подрешеточное пространство.

10. Выполнены экспериментальные исследования причин неравномерности псевдоожижения в аппаратах с большой площадью газораспределительной решетки, показывающие, что неравномерность распределения расходов газа по колпачкам решетки формируется в процессе начального псевдоожижения из-за анизотропных свойств слоя и приводит к образованию в нем стационарных застойных зон. Для преодоления сил когезии (адгезии) частиц в застойных зонах и увеличения расхода газа через них до критического значения требуется повышение давления (до пика давления) в подрешеточной камере, достигаемое за счет больших расходов газа через уже ожиженные участки слоя.

11. Разработана и экспериментально проверена в аппаратах разных размеров физическая модель перехода застойных участков слоя в псевдоожиженное состояние и получено выражение для скорости равномерного псевдоожижения. Выработаны рекомендации по выбору сопротивления решетки, количества газораспределительных колпачков и секций подрешеточного объема.

12. По результатам исследований разных авторов показана основная роль струйной зоны над газораспределительной решеткой в процессах истирания частиц псевдоожиженного слоя. Выявлено влияние на интенсивность истирания количества частиц, инжектируемых в струю. Выполнены томографические исследования угла раскрытия струи для различных материалов. На основании модифицированной модели истечения в слой турбулентной газовой струи разработана и экспериментально проверена методика расчета интенсивности истирания частиц в струйной зоне слоя с расчетом , скоростей и потока частиц в струе. Получена зависимость интенсивности истирания частиц от прочности частиц, скорости и диаметра отверстия истечения струи. Показано, что снижение уровня истирания происходит при увеличении живого сечения газораспределительной решетки и уменьшении диаметра отверстий в ней.

13. На основании проведенных исследований разработаны методики расчета технологических параметров тепломассообменных процессов в промышленных установках, использованные при разработке печей, газогенератора и котлов с псевдоожиженным слоем. Разработаны устройства контроля качества псевдоожижения. Технические решения разработанных технологических установок и устройств защищены двумя авторскими свидетельствами и одним патентом.

Основные публикации по теме диссертации

1. Газогенераторные технологии в энергетике: монография / A.B. Зайцев [и др.]; под ред. А.Ф. Рыжкова. Екатеринбург: Сократ, 2010. 611 с. Раздел 9.7: Двухзонный газогенератор с кипящим слоем для угольной мини-ТЭЦ/ Дубинин А.М., Тупоногов В.Г., Черепанова Е.В.

Статьи в журналах из перечня ВАК

1. Baskakov А.Р. Uniformity of fluidization on a multi - orifice gas distributor/ A.P.Baskakov, V.G. Tuponogov, N.F. Philippovsky // The Canadian Journal of Chemical Engineering.1985. V. 63, № 6.P. 886-890.

2. Баскаков А.П. Условия полного псевдоожижения мелкодисперсного материала на решетке с колпачковым газораспределителем / А.П. Баскаков, Н.Ф.Филипповский, В.Г. Тупоногов И Химическое и нефтяное машиностроение. 1985. №11. С. 22-24.

3. Baskakov А.Р. A study of pressure fluctuations in a bubbling fluidized bed /

A.P.Baskakov, V.G. Tuponogov, N.F. Philippovsky // Powder Technology. 1986.V. 45, №2. P. 113-117.

4. Исследование условий провала псевдоожижаемого материала через газораспределительную решетку / А.П. Баскаков, Н.Ф.Филипповский,

B.Г.Тупоногов, А.В. Мудреченко // Теоретические основы химической технологии.1987. Т. XXI, №5. С. 649-653.

5. Roy R. The velocity of sound in fluidized beds / R. Roy, J.F. Davidson, V.G.Tuponogov //Chemical Engineering Science, 1990,V.45,№ 11. P. 3233-3245.

6. Attrition of FCC powder in the jetting region of fluidized bed /М. Ghadiri, J.A.S.Cleaver, V.G. Tuponogov. and J. Werther//Powder Technology. 1994. V.80.

P. 175-180.

7. Measurement of jet angles in fluidized beds/ J.A.S. Cleaver, M. Ghadiri, V.G.Tuponogov, J.G. Yates and D.J. Cheesman // Powder Technology. 1995. V. 85. P.221-226.

8. Тупоногов В.Г. Проблемы сжигания низкосортного топлива и выбора газораспределителя в аппаратах с кипящим слоем/ В.Г. Тупоногов, ДБ.Филиппов, А.Ф. Рыжков // Вестник УГТУ-УПИ. 2003. № 8. С.67-72.

9. Расчетное определение параметров процесса воздушной газификации угля в кипящем слое/ A.M. Дубинин, В.Г. Тупоногов, Д.В. Филиппов, А.Ф. Рыжков,

B.В. Костюнин // Вестник УГТУ-УПИ. №3. 2004.С. 21-23.

10. Волны давления и порозности в псевдоожиженном слое/ В.Г. Тупоногов,

A.Ф.Рыжков, А.П. Баскаков, Д.А. Родненко //Вестник УГТУ-УПИ. 2004.№3.

C. 24-30.

11. Определение скоростей быстрых и медленных волн в псевдоожиженном слое методом корреляционного анализа / В.Г. Тупоногов, А.П. Баскаков, А.Ф.Рыжков, Д.А.Родненко // Вестник УГТУ-УПИ. 2005. №4(56).С. 30-35.

12. Дубинин А.М. Оптимизация параметров воздушной газификации угля в газогенераторе с кипящим слоем/ A.M. Дубинин, В.Г. Тупоногов, Д.В. Филиппов // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2007. № 7-8. С. 3-9.

13. О механизме паровой газификации угля/ А.П. Баскаков, A.M. Дубинин,

B.Г.Тупоногов, Д.В. Филиппов // Промышленная энергетика. 2008. №4.С. 40-42.

14. Дубинин А.М. Оптимизация процесса газификации угля в кипящем слое / А.М. Дубинин, В.Г. Тупоногов, Д.В. Филиппов // Энергосбережение и водоподготовка. 2008. № 4(54). С. 60-62.

15. Тупоногов В.Г. Исследование истирания дисперсного материала в аппаратах к псевдоожиженным слоем/ В.Г. Тупоногов, А.Ф.Рыжков, Д.В. Филиппов // Промышленная энергетика. 2008. № 12. С. 47-49.

16. Релаксационные автоколебания псевдоожиженного слоя / В.Г. Тупоногов,

A.Ф.Рыжков, А.П. Баскаков, O.A. Обожин // Теплофизика и аэромеханика. 2008.Т.15, №4. С. 643-657.

17. Дубинин А.М. Определение максимальной производительности газогенератора с автотермичным кипящим слоем/А.М. Дубинин, В.Г. Тупоногов, Д.В. Филиппов // Теплоэнергетика. 2009. № 5. С. 59-63.

18. Мини-Тэц на базе обращенного газогенератора / А.М. Дубинин, Е.В. Черепанова, В.Г. Тупоногов, O.A. Обожин // Теплоэнергетика. 20Ю.№ 6.С. 29-32. Статьи в журналах и сборниках научных трудов, депонированные рукописи, доклады в материалах международных и всероссийских конференций

19. Тупоногов В.Г. О методике исследования неравномерности псевдоожижения в прирешеточной зоне кипящего слоя / ВГ.Тупоногов, В.Ю. Шувалов, О.М.Кузнецова Деп. В ГОСИНТИ, № Д-36-80 // Депон. рукописи. 1980. №8.

20. Автоматизированное измерение расхода газа в газораспределительных колпачках установки с кипящим слоем / В.Г. Тупоногов, В.А. Данильченко, Л.Г. Гальперин. С.А. Грицук Деп. в ЦНИИТЭИприборостроения, №1684 // Депон. рукописи. 1982. № 2.

21. Баскаков А.П. Статистическое исследование колебаний расхода газа в колпачках аппарата с кипящим слоем ./ А.П. Баскаков, В.Г. Тупоногов, Н.Ф.Филипповский // ИФЖ. 1982. Т.43, № 3. С. 357-360.

22. Тупоногов В.Г. Анализ условий равномерного псевдоожижения на колпачковой газораспределительной решетке / В.Г. Тупоногов, Н.Ф.Филипповский, С. А. Грицук Деп. в НИИЭинформэнергомаш, № 122 ЭМ-Д82 У/ Депон. рукописи. 1982. №8.

23. Баскаков А.П. Применение мини-ЭВМ для исследования гидродинамики кипящего слоя в большом аппарате / А.П. Баскаков, В.Г. Тупоногов,

B.П.Петровская П Доклады конференции «Энергетика высокотемпературных теплотехнологических процессов», посвященной 50-летию МЭИ. М.: МЭИ, 1982.С. 83-96.

24. Баскаков А.П. Механизм пульсаций давления в неоднородном кипящем слое /

A.П. Баскаков, В.Г. Тупоногов, Н.Ф.Филипповский // ИФЖ, 1983. Т.45, №3.

C.423-426.

25. Баскаков А.П. Исследование пульсаций давления и равномерности газораспределения в аппаратах с кипящим слоем / А.П. Баскаков, В.Г. Тупоногов, Н.Ф.Филипповский // Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Проблемы энергетики теплотехнологии». М.: МЭИ, 1983. С.95.

26. Филипповский Н.Ф. Условия равномерного псевдоожижения в аппарате с колпачковым газораспределителем / Н.Ф.Филишговский, А.П. Баскаков,

B.Г.Тупоногов//ИФЖ, 1984, т.46, №1.-с.118-124.

27. Baskakov А.Р. Uniformity of fluidization on a multi - orifice gas distributor / A.P.Baskakov, V.G. Tuponogov, N.F. Philippovsky // Proc. of the Fight Eng. Found. Conf. on Fluidization, Engineering Foundation. New-York, 1986. P. 55-63.

28. Исследование синхронности пульсаций давления в аппаратах с кипящим слоем / А.П. Баскаков, Н.Ф.Филипповский В.Г. Тупоногов, А.В. Мудреченко // ИФЖ. 1988. Т.55, №1. С. 97-102.

29. Ghadiri М. Modeling attrition rates in jetting region of fluidized bed / M. Ghadiri, J.A.S Cleaver, and V.G. Tuponogov // Proc. of the Symp. of attrition and wear in powder technology. Utrecht, Netherlands, 1992 .P. 79-88.

30. Ghadiri M. Influence of distributor orifice size on attrition in jetting region of fluidized beds / M. Ghadiri, J.A.S, Cleaver, and V.G.Tuponogov // Proc. of the VIII-th Int.. Symp.on Fluidization, Engineering Foundation. Tours, France, 1995. P. 799 -806.

31. Моделирование интенсивности истирания твердых частиц в струйной зоне псевдоожиженного слоя / В.Г. Тупоногов [и др.] // Всероссийская конференция «Подготовка кадров и экологические проблемы энергетики»: сб. докладов. Екатеринбург, 1997. С. 123-124.

32. Динамическое псевдоожижение и теплообмен в дисперсных системах/ А.Ф Рыжков, В.А.Микула, В.Г. Тупоногов, А.П. Лумми // IV Минский международный форум «Тепломассообмен ММФ-2000».Т. 6: Тепломассообмен в дисперсных системах: Доклады. ИТМО, Минск: 2000. С.151-160.

33. Ryzhkov A.F. Fluctuations and waves in powder and granular fluidized beds / A.F. Ryzhkov, V.G. Tuponogov., B.A. Putrik // Proc. of the 1П European Conf. on Fluidization. Toulouse, Frace, 2000. P. 153-163.

34. Tuponogov V.G. Propagation of pressure fluctuations in fluidized bed / V.G.Tuponogov, A.F. Ryzhkov, E.A. Chehlov // Proc. of the Annual General Meeting of International Fine Particle Research Institute - IFPRI-2000. Den Haag, Netherlands. 2000.R. 62.

35. Колебания и волны в высоком псевдоожиженном слое / В.Г. Тупоногов [и др.] // Эффективная энергетика 2000. сб. научн. тр. Екатеринбург: УГУ-УПИ 2000.С.132.

36. Ryzhkov A.F. Hydrodynamic of agglomeration process in fluidized bed /

A.F .Ryzhkov, V.G.Tuponogov, E.A. Chehlov E.A.//Proc. of the 7th International symposium on agglomeration, Albi, France, 2000. R. 31.

37. Рыжков А.Ф. Колебания и волны в пылевидных и зернистых псевдоожиженных слоях / А.Ф Рыжков, Тупоногов В.Г., Е.А. Чехлов //Труды XIII Школы — семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Физические основы экспериментального и математического моделирования процессов газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках». М.: МЭИ, 2001. С.120-126.

38. Тупоногов В.Г. О волновой природе гидродинамики кипящего слоя /

B.Г.Тупоногов, А.Ф.Рыжков, О.Е. Фаренбрух // XXVI Сибирский теплофизический семинар, тез. докл. Новосибирск: Институт теплофизики им.

C.С. Кутателадзе, 2002. С.237-238.

39. Тупоногов В.Г. О механизме колебаний давления в псевдоожиженном слое / В.Г. Тупоногов, А.Ф.Рыжков, О.Е. Фаренбрух // Труды третьей Российской национальной конференции по теплообмену. Т. 5 . Двухфазные течения. М.: МЭИ, 2002. С.319-322.

40. Филиппов Д.В. Проблемы сжигания низкосортного топлива и выбора газораспределителя в аппаратах с кипящим слоем / Д.В. Филиппов, В.Г.Тупоногов, А.Ф.Рыжков //Труды XIV Школы - семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках»,.М.: МЭИ, 2003. Т. 2.С.426-0429.

41. Тупоногов В.Г. Определение скоростей бегущих волн в неоднородном и однородно-неоднородном псевдоожиженном слое / В.Г.Тупоногов, Д.А.Родненко //Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках. Труды XV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И.Леонтьева. М.: Издательство МЭИ, 2005. Т 1. С.281-284.

42. Дубинин А.М. Оптимизация параметров газогенератора с кипящим слоем для бескислородной газификации угля / A.M. Дубинин, В.Г. Тупоногов, Д.В. Филиппов // Вторая Международная научно-практическая конференция «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и тепловые процессы) СЭТТ-2005»: Труды. М.: ВИМ,2005. Т. 2. С.148-151.

43. Дубинин A.M. Генератор эндотермических атмосфер с самообогревом / А.М.Дубинин, В.Г. Тупоногов, Е.В.Ляхов // Вторая Международная научно-практическая конференция «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и тепловые процессы) СЭТТ-2005»: Труды. М.: ВИМ,2005. Т. 2. С.167-169.

44. Оптимизация параметров паровой конверсии природного газа в реакторе с самообогревом /А.М.Дубинин, Д.В.Филиппов, В.Г.Тупоногов, Е.В.Ляхов // Свободная конвекция. Тепломассообмен при химических превращениях: тр. Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену(23-27 октября). М.: МЭИ, 2006. Т.З. С. 231-234.

45. Моделирование колебаний псевдоожиженного слоя / В.Г. Тупоногов [и др.] //Дисперсные потоки и пористые среды. Интенсификация теплообмена: тр. Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену(23-27 октября). М.: МЭИ, 2006. Т.6.С.133-136.

46. Оптимизация параметров газогенератора к кипящим слоем для воздушной газификации угля /А.М.Дубинин, Д.В. Филиппов, В.Г. Тупоногов, Е.В. Ляхов // Дисперсные потоки и пористые среды. Интенсификация теплообмена: тр. Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену(23-27 октября). М.: МЭИ, 2006. Т.6. С.64-67.

47. Оптимизация процессов газификации в газогенераторах с кипящим слоем / A.M. Дубинин, Д.В.Филиппов, В.Г. Тупоногов, Е.В. Ляхов //Труды VI Всероссийской конференции «Горение твердого топлива», 8-10 ноября. Новосибирск: ИТ СО РАН, 2006. С. 47-51.

48. Тупоногов В.Г., Моделирование разрывных колебаний поверхности псевдоожиженного слоя/ В.Г. Тупоногов, А.Ф. Рыжков, О.Н.Глушкова // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: Труды XVI Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством

академика РАН А.И. Леонтьева, 21-25 мая 2007 г., Санкт-Петербург: М.: Издательский дом МЭИ, 2007.Т. 1. С.281-284.

49. Тупоногов В.Г. Колебательные процессы и горение топлив в псевдоожиженном слое / В.Г. Тупоногов, А.Ф. Рыжков, H.H. Рыков //Сб. тезисов докладов Первой конференции по фильтрационному горению, 21-24 мая 2007 г., Черноголовка: И-т. физ. хим. РАН. С. 44.

50. Автоколебания слоя мелкодисперсного материала в поршневом режиме псевдоожижения/ В.Г. Тупоногов, А.Ф. Рыжков, А.П. Баскаков, O.A. Обожин // Актуальные проблемы энергетики: материалы III Международной научно-практической конференции, 23-25 ноября 2007 г., Екатеринбург: ИРА УТК, 2007.С. 151-154.

51. Тупоногов В.Г. Просыпание частиц мелкодисперсного материала через газораспределительную решетку в аппаратах с псевдоожиженным слоем/ В.Г.Тупоногов, И.С. Иконников // Теплофизика и теплоэнергетика: Сбор, научн. стат. Магнитогорск: МаГУ, 2010. С. 70-73.

52. Тупоногов В.Г. Релаксационные автоколебания поверхности псевдоожиженного слоя / В.Г. Тупоногов, И.С. Иконников, А.П. Баскаков //Труды Пятой Российской национальной конференции по теплообмену. М.: Издательский дом МЭИ, 2010. Т.6.С.239-241.

Авторские свидетельства и патенты

1. A.c. 1015221 СССР, МКИ3 F27 В15/10. Аппарат кипящего слоя для термической обработки зернистого материала / А.П. Баскаков, В.Г. Карелин,

B.Г. Тупоногов, С.А. Грицук, Ю.Г. Малинин (СССР). №3327722; заявл. 28.01.81; опубл. 30.04.83, Бюл. №16. С.4.

2. A.c. 1105784 СССР, МКИ3 G01 N11/10. Устройство для обнаружения застойных зон в псевдоожиженном слое / А.П. Баскаков, В.Г. Тупоногов,

C.А. Грицук, Г.А. Тверякова (СССР). №3240259; заявл. 27.01.81; опубл. 30.07.84, Бюл. № 28. С.12.

3. Пат. 2341551 Россия, МПК C10J 3/56. Газогенератор с кипящим слоем для газификации твердых топлив /В.Г. Тупоногов, А.М. Дубинин, P.C. Штуца, С.А. Грицук, A.B. Финк // Бюл. №35. 2008. С.23.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

А- амплитуда колебаний;^- интенсивность истирания;csb- скорость волн давления в псевдоожиженном слое; D - диаметр установки; d - диаметр; /, /0-частота колебаний, основная частота колебаний; GtJ- взаимная корреляционная функция;Я- высота слоя;Н20, Hs- высота ожиженного слоя в начале второй фазы колебаний, высота всего слоя во второй фазе колебаний (высота прослойки);/!- высота над газораспределительной решеткой;!- высота газового поршня (пузыря); N, п- число колпачков, число неработающих колпачков; Р -давление; ДР4,ДР?,АРЛ- гидравлические сопротивления слоя, решетки и

застойной зоны; 5 (/) - спектральная плотность; Г-абсолютная температура, период колебаний, длительность фазы колебаний; период собственных колебаний слоя;« - скорость газа;и, - абсолютная скорость пузыря ; иь- скорость пузыря в неподвижном слое; ¡У5 - абсолютная скорость поверхности; V- скорость частиц; Жа -число равномерного псевдоожижения; Ж , Иг5 - поток газа, поток частиц в струе; х,у,г- координаты; £ - порозность; (р - живое сечение решетки; к-показатель адиабаты; ц-коэффициент динамической вязкости; р - плотность; дя -коэффициент гидравлического сопротивления решетки; т - время; ту- время релаксации скорости частиц по Эргуну ;Аг - интервал времени, время сдвига взаимной корреляционной функции;© - угловая частота.

Безразмерные числа: Ar = gdъ(ps-p¡,)l{vгpg)- Архимеда; Яе = исИ\е-Рейнольдса; Ж-и/ит/ - псевдоожижения.

Индексы: 0 - неподвижный слой, начальный момент времени, отверстие в решетке; Ь - слой; g- газ, газораспределительная решетка; у - струя; твердые частицы, поверхность слоя; т/ - критическая скорость псевдоожижения; у>Ь-подрешеточная камера; 1 и 2 - первая и вторая фаза колебаний слоя.

Подписано в печать 28.04.2011 Формат 60x84 1/16

Бумага писчая. Плоская печать. Усл. печ. л. 2,0

Уч.-изд. л. 2,0 Тираж 120 Заказ 175

Ризография НИЧ УрФУ 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

РЕФЕРАТ.

Список условных обозначений.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ВИДЫ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ И ВОЛНЫ ДАВЛЕНИЯ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ.

1.1 .Режимы псевдоожижения и виды колебательных процессов в установках с псевдоожиженным слоем.

1.2".Метрологические методы и средства экспериментальных исследований пульсаций давления в псевдоожиженном слое.

1.3.Аналитические выражения для параметров волн давления в псевдоожиженном слое.

1.3.1.Скорость волн давления в однородной псевдоожиженной дисперсной среде.

1.3.2. Период и параметры затуханий собственных колебаний однородного псевдоожиженного слоя.

1.4. Экспериментальное исследование распространения волн давления в псевдоожиженном слое.

1.4.1. Стоячие волны давления в однородном слое.

1.4.2. Бегущие продольные волны в псевдоожиженном слое с пузырями.

1.5. Влияние неравновесных состояний псевдоожиженной среды на скорость распространения флуктуаций давления.

ГЛАВА 2. КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ ГИДРОДИНАМИКА ПУЗЫРЬКОВОГО ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ.

2.1. Методика и измерительная система экспериментальных исследований гидродинамики псевдоожиженного слоя в установке с газораспределительной решеткой большой площади.

2.2. Гидродинамические характеристики автоколебательных процессов в установках с пузырьковым псевдоожиженным слоем.

2.2.1. Амплитуды колебаний давлений и расходов газа.

2.2.2. Переходная скорость псевдоожижения от пузырькового режима к турбулентному.

2.2.3. Частотные спектры пульсации давлений и расходов газа.

2.3. Поверхностные волны в пузырьковом псевдоожиженном слое.

2.4. Корреляционный анализ колебаний давлений, расхода газа и движения пузырей в установке с псевдоожиженным слоем.

2.5. Моделирование автоколебаний пузырькового псевдоожиженного слоя.

2.5.1. Механизм возникновения и феноменологические признаки автоколебаний в пузырьковом псевдоожиженном слое.

2.5.2. Моделирование перехода минимально псевдоожиженного слоя в режим автоколебаний.

2.5.3. Модель релаксационных автоколебаний в поршневом режиме псевдоожижения.

2.5.4. Исследование модели релаксационных автоколебаний слоя.

ГЛАВА 3. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОМ УСТРОЙСТВЕ.

3.1. Гидродинамическая неустойчивость расходов газа в колпачках и просыпание- мелкодисперсного материала, через газораспределительную решетку.

3.1.1.Механизм просыпания мелкодисперсного материала с обратными потоками газа через решетку.

3.1.21 Глубина проскока частиц с обратными потоками газа.

3.2 Режимы и параметры равномерного псевдоожижения.

3.2.1.Причины возникновения и гидравлическое сопротивление застойных зон псевдоожижаемого материала.

3.2.2. Скорость равномерного псевдоожижения.

3.2.3. Влияние конструктивных параметров решетки на равномерность газораспределения.

ГЛАВА 4. ИСТИРАНИЕ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА В СТРУЙНОЙ ЗОНЕ ПСЕВДООЖИЖЕНОГО СЛОЯ.

4.1. Основные физические представления о процессах истирания частиц мелкодисперсного материала в псевдоожиженном слое.

4.2. Моделирование интенсивности истирания мелкодисперсного материала в струйной зоне псевдоожиженного слоя.

4.2.1.Модель истирания частиц слоя в вертикальной газовой струе.

4.2.2. Расчет скоростей и массового потока частиц в струе.

4.2.3. Расчетные зависимости интенсивности истирания частиц.

4.3. Экспериментальные исследования истирания частиц в струйной зоне слоя.

4.3.1. Измерения угла раскрытия и высоты вертикальной газовой струи в псевдоожиженном слое.

4.3.2. Определение прочностных свойств и расчет интенсивности истирания частиц

4.3.3. Влияние размера отверстия газораспределительной решетки на интенсивность истирания материала псевдоожиженного слоя.

Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ УСТАНОВОК С

ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ.

5.1. Методика поверочного расчета конструктивных параметров газораспределительной решетки.

5.2^ Газораспределительные устройства для печей с псевдоожиженным слоем.

5.2.1. Печь для обжига железной руды Лисаковского ГОКа, производительностью 1 млн. тонн руды в год.

5.2.2. Печь для охлаждения турболопаток.

5.3. Газогенератор с псевдоожиженным слоем для газификации твердых топлив.

5.4 Устройства контроля качества псевдоожижения.

Аппараты с псевдоожиженным слоем используются для подготовки и передела рудного сырья, химико-термической обработки металлов, сжигания и газификации топлив и проведения' других технологических процессов. Псевдоожиженный слой имеет известные технологическиепреимущества. При объемной' плотности, в разы превышающей плотность жидкости, обладает свойством, текучести, упрощающей организацию работу аппаратов непрерывного действия с постоянной загрузкой и удалением, материала из

2 о аппарата. Большая удельная поверхность частиц (около 30000 м /м для частиц с диаметром 0,1мм) и интенсивное перемешивание пузырями мелкодисперсного материала обеспечивают высокий уровень теплоотдачи от погруженной поверхности к слою и от газа к частицам при практически изотермических условиях в объеме слоя. Сжигание топлив в псевдоожиженном слое, в том числе низкосортных, позволяет связывать в процессе горения оксиды серы и значительно сократить выбросы оксидов азота. Обладая указанными преимуществами, псевдоожиженный слой может успешно конкурировать с другими менее эффективными и неэкологичными технологиями. Вместе с тем в практике псевдоожижения обнаружился ряд достаточно серьезных проблем, преодоление которых затрудняется общим недостатком знаний о гидродинамике слоя и, как следствие, отсутствие теоретически обоснованных принципов разработки и расчета наиболее ответственных элементов конструкции технологических установок. К ряду таких проблем относятся проскок большего количества газа через слой с пузырями, неравномерность газораспределения, приводящие к снижению интенсивности тепло- и массообменных процессов в слое, образованию застойных зон и выходу из строя элементов газораспределителя, истирание частиц в участках слоя с повышенными скоростями газа, следствием которого является недопустимая потеря качества продукта и повышенный пылеунос. и

Масштабирование динамические процессов, происходящих в псевдоожиженном слое, крайне затруднено, поэтому результаты исследований, полученные в небольших лабораторных моделях, могут оказаться иными в больших аппаратах. С этим связано, например, появление просыпания материала через решетку в крупных аппаратах и отсутствие его в установках с небольшой площадью решетки, смена зон движения пузырей и другие важные для расчетов тепломассообменных процессов- и проектирования установок гидродинамические явления* в псевдоожиженном слое.

Фундаментальные исследования гидродинамики слоя и получаемые при этом теоретические представления и расчетные соотношения требуются для успешного осуществления практически всех технологических тепломассообменных процессов в псевдоожиженном слое, поскольку расчетные методики процессов базируются на теории гидродинамики слоя.

Цель работы: Экспериментальное и теоретическое выявление основных механизмов массопереноса и межфазного взаимодействия в пузырьковом псевдоожиженном слое и разработка на основе полученных данных методик расчета параметров технологических процессов и устройств, повышающих интенсивность тепломассообменных процессов в установках с псевдоожиженным слоем. Поставлены и решены следующие задачи: разработаны конструкции экспериментальных установок и методика исследований случайных гидродинамических процессов в псевдоожиженном слое с использованием многоканальных цифровых информационно-измерительных систем; экспериментально изучены и проанализированы закономерности распространения волн давления в однородном и неоднородном псевдоожиженных слоях;

- выполнены экспериментальные исследования динамических характеристик пузырькового слоя в крупном аппарате и получены расчетные зависимости для их определения; установлена переходная скорость псевдоожижения от пузырькового режима к турбулентному;

- определены и исследованы виды волн давления в пузырьковом псевдоожиженном слое и соответствующие им типы волн порозности и поверхностных волн;

- выявлены корреляционные зависимости процессов образования и движения пузырей в слое, колебаний давления и расходов газа во всей псевдоожиженной системе;

- установлен тип глобальных колебаний псевдоожиженного слоя и предложено математическое описание колебательного процесса;

- выполнены исследования и проведен теоретический анализ механизмов образования и разрушения застойных зон на газораспределительной решетке и просыпания частиц под решетку с учетом масштабного перехода от лабораторных установок к промышленным; разработана методика расчета равномерных и беспровальных режимов псевдоожижения в аппаратах с псевдоожиженным слоем;

- выполнены экспериментальные исследования параметров истечения в* псевдоожиженный слой вертикальных газовых струй; разработана и экспериментально проверена методика расчета интенсивности истирания частиц в струйной зоне слоя;

- по результатам исследований разработан ряд опытно- промышленных и промышленных образцов печей, газораспределителей котлов, газификатор твердого топлива и средств технологического контроля качества псевдоожижения.

Работа выполнена на кафедре «Промышленная теплоэнергетика» и в проблемной лаборатории кафедры в Уральском федеральном университете в соответствии с Координационным планом АН СССР по проблеме 1.9.1 «Теплофизика и теплоэнергетика», раздел 1.9.1.2.5 «Исследование гидродинамики и теплообмена в псевдоожиженном слое», (секция физико-технических наук Президиума АН СССР, постановление №11000-494-1216 от 05.12.85; комплексной научно-технической программой ГНТК и Минвуза РСФСР «Человек и окружающая среда», раздел «Исследование способов управления процессами тепло- и массообмена в дисперсных системах путем изменения гидродинамических режимов», (гос. per. 01840005222). Часть экспериментальных исследований выполнялась автором в Кембриджском - университете по заключению-рекомендации Национального комитета АН СССР по тепло- и массообмену (№11442-2115/4 от 29.01.86 г.), а также в Саррейском и Лондонском (Университетский колледж) университетах. Работы по реализации результатов > исследований с участием автора проводились Всесоюзным научно-исследовательским институтом металлургической теплотехники и Экспериментально-производственным комбинатом УГТУ-УПИ. Автор выражает искреннюю благодарность соавторам научных публикаций кафедр Уральского федерального университета и университетов Великобритании и Германии, а также коллегам, помогавшим в реализации результатов исследований, за плодотворное сотрудничество. Достоверность и обоснованность результатов основывается, на применении в экспериментах цифровых измерительных систем, томографической и лазерной техники с проведением тестовых опытов; использовании программных пакетов с численными методами обработки информации и решения задач моделирования, анализе исследований других авторов и подтверждается положительной цитируемостью в научных публикациях.

Научная новизна заключается в разработке положений волновой гидродинамики в объеме псевдоожиженного слоя и на его границах, позволяющих управлять тепломассообменными процессами в промышленных установках.

Работа содержит полученные впервые экспериментальные и теоретические научные результаты:

- выполнены измерения скоростей волн давления при свободных колебаниях минимально ожиженного слоя и скорости распространения волн от локальных возмущений в слое;

- экспериментально определены параметры собственных упругих колебаний псевдоожиженного слоя в зависимости от плотности газа и частиц, порозности и высоты слоя; получены экспериментальные цифровые спектры с пиком основной частоты /0 и зависимости максимальной амплитуды колебаний давлений и расходов газа через газораспределительную решетку в псевдоожиженной автоколебательной системе;

- предложено определение переходной, скорости псевдоожижения от пузырькового режима к турбулентному по максимуму амплитуды пульсаций давления в слое;

- выявлены закономерности механизма гравитационных автоколебаний пузырькового псевдоожиженного слоя и получено выражение для основной частоты колебаний слоя/0; показано дискретное изменение частоты при смене мод поперечных поверхностных волн;

- установлено разделение слоя на прирешеточную и пузырьковую зону слоя, происходящее при суперпозиции глобального и локальных видов волн давления; выявлен разрывный тип автоколебаний слоя, определяющий синхронизацию динамических процессов в псевдоожиженной автоколебательной системе;

- разработана, физико-математическая модель и получено ее решение для разрывных автоколебаний псевдоожиженного слоя;

- аналитически и экспериментально исследованы причины образования застойных зон на газораспределительной решетке, связанные с локальным дополнительным сопротивления слоя; определены условия равномерного псевдоожижения в аппарате с многоэлементным газораспределителем;

- на основе корреляционного анализа колебаний давлений на решетке и в подрешеточном объеме получены расчетные зависимости параметров газораспределителя, исключающих провал частиц под решетку;

- разработана физическая модель истирания частиц в струйной зоне псевдоожиженного слоя и на ее основе разработана методика расчета интенсивности истирания, учитывающая массовый поток частиц в струе, прочностные свойства частиц и влияние диаметра отверстия в решетке.

Практическая значимость и реализация работы. Полученные результаты позволили сформировать физические представления о пузырьковом псевдоожиженном слоем как о релаксационной автоколебательной системе и разработать на их основе методики расчета режимных и технических параметров высокоинтенсивных тепломассообменнных процессов в установках с псевдоожиженным слоем.

Полученные данные и запатентованные решения использованы ОАО ВНИИ металлургической теплотехники, ЭПК УрФУ, УГМК-ХОЛДИНГ и другими организациями при создании высокоэффективных, экологически чистых технологий- и установок для термической обработки- железной руды и деталей машиностроения, котлов и газификаторов с псевдоожиженным слоем, средств технологического контроля качества псевдоожижения.

Отдельные положения и разделы работы включены в 5 монографий и справочное издание Handbook of Powder Technology (Amsterdam: Elsevier, 2007). Материалы исследований используются в учебных курсах университетов. На защиту выносятся:

- разработанные автором оригинальные методики исследования случайных динамических процессов псевдоожиженного слоя и их аппаратурное оформление;

- результаты экспериментальных исследований распространения волн давления в псевдоожиженном слое и их теоретическое описание;

- результаты экспериментальных исследований амплитудно-частотных характеристик режимов псевдоожижения; результаты экспериментальных исследований пространственных корреляционных связей колебаний давления, расходов газа и движения пузырей в аппарате с псевдоожиженным слоем;

- теоретическое обоснование глобального и локальных видов колебаний давления в слое и двухзонной структуры слоя;

- физико-математическая модель" разрывных автоколебаний пузырькового псевдоожиженного слоя;

- зависимости для определения амплитуды и основной частоты колебаний в пузырьковом псевдоожиженном слое;

- результаты экспериментальных исследований и теоретический анализ равномерности псевдоожижения, обратных потоков газа и частиц через решетку; разработанная автором методика расчета параметров газораспределительного устройства, обеспечивающего равномерное и беспровальное псевдоожижение;

- разработанная автором модель и результаты исследований интенсивности истирания частиц мелкодисперсного материала в струйной зоне псевдоожиженного слоя.

Личный вклад автора: постановка задач исследований, разработка методик экспериментов и конструкций экспериментальных установок; организация и проведение экспериментов; анализ и обобщение собственных и публикуемых экспериментальных данных; разработка теоретических моделей и вывод расчетных зависимостей; участие в разработке проектных решений промышленных и опытно-промышленных установок, участие в пуско-наладочных работах и испытаниях оборудования, разработанного на основе результатов исследований автора.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 75 работ (из них 50 относятся к изданиям, рекомендуемым ВАК для опубликования результатов докторских диссертаций), в том числе: 18 статей в журналах из перечня ВАК, два авторских свидетельства и патент на изобретение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. На основании термодинамической модели гомогенной псевдоожиженной среды получено выражение для скорости? волн давления в псевдоожиженном слое. Выполнены прямые измерения скоростей волн при свободных колебаниях минимально ожиженного слоя и бегущих волн от локальных возмущений в слое методом расчета корреляционных функций. Проанализированы и экспериментально проверены полученные зависимости скорости волн и периода собственных колебаний слоя от плотностей газа и частиц, порозности и высоты слоя.

2. Теоретически оценены и экспериментально получены время затухания и безразмерный коэффициент демпфирования свободных колебаний минимально ожиженного слоя, классифицирующие псевдоожиженные слои частиц групп А и В как умеренно демпфированные колебательные системы. Экспериментально показано распространение бегущих волн давления от поверхности слоя к газораспределительной решетке, создаваемых колебаниями поверхности при выходе из слоя пузырей.

3. Полученные экспериментальные данные по скорости распространения и степени затухания волн давления в псевдоожиженном слое частиц групп А и В показывают преобладание в механизме распространения волн гидродинамического взаимодействия частиц через газовую фазу. Установлено соответствие псевдогомогенной модели двухфазной среды и равновесной скорости распространения волн давления для групп частиц А, В и частично £> в условиях стационарного псевдоожиженного слоя. Показана граница перехода в область диспергирующих волн по частотному критерию 0У.

4. В аппарате промышленных размеров, оборудованном многоканальным автоматизированным измерительным комплексом, выполнены детальные многоточечные измерения пульсаций давления и расходов газа в различных зонах слоя, элементах газораспределительного устройства и газоподводящей камере аппарата во всем диапазоне скоростей пузырькового псевдоожиженного слоя. Посредством методов статистического анализа случайных процессов с обработкой больших массивов первичных измерений получены зависимости амплитудно-частотных и корреляционных характеристик от параметров псевдоожижения.

5. Установлены зависимости максимальных амплитуд колебаний давления в объеме слоя от размера выходящих из него пузырей, получена эмпирическая формула для определения амплитуд колебаний давления в слое. Предложено определение переходной скорости псевдоожижения от пузырькового режима к турбулентному по максимуму амплитуды (среднеквадратичного отклонения) пульсаций давления в слое, подтвержденное исследованиями других авторов. Получены высокоточные цифровые спектры колебаний параметров слоя в аппаратах с площадью решетки до 0,72 м2, позволяющие определять основную частоту колебаний /0. Выявлены и исследованы глобальный механизм гравитационных колебаний слоя, проявляющийся в выходе крупных пузырей на поверхность с частотой /0, и два вида локальных колебаний давления, определяемые траекторией подъема пузырей и процессами их формирования в нижней части слоя. Предложены модели колебаний слоя по аналогии с колебаниями жидкости в сосуде. Исследован механизм образования стоячих поперечных волн на поверхности слоя, вызываемых гравитационными колебаниями массы отдельных зон слоя, связанных между собой по типу гидравлического маятника. Получена формула для расчета основной частоты гравитационных колебаний слоя /0, подтвержденная в исследованиях разных авторов. Теоретически и экспериментально показано дискретное изменение частоты /0 при разных высотах слоя, соответствующее смене мод поверхностных волн.

6. Посредством комплексного пространственного корреляционного анализа колебаний давлений и расходов» газа в аппаратах с горизонтальным размером слоя до 1,2 м и высотой слоя до 1,8 м исследованы закономерности самонастройки автоколебательной псевдоожиженной системы на пропускание избыточного расхода газа в пузырях с частотой /0. Установлено, что в результате суперпозиции волн давления глобального вида и локальных видов волн псевдоожиженный слой разбивается на нижнюю прирешеточную зону колебаний по типу стоячей волны с высокой степенью корреляции (<7 = 0,8-4),9) и находящуюся над ней зону подъема пузырей со скоростью 0,44-0,9 м/с и средним уровнем корреляции 0,4-Ю,5).

Псевдоожиженные слои в аппаратах с большой площадью газораспределительной решетки разбиваются на ряд параллельных зон подъема пузырей, количество и расположение которых соответствует форме поверхностной волны при данной геометрии слоя, и определяет фазовые сдвиги колебаний давления- по площади газораспределительной решетки и расхода газа через,ее элементы.

7. В целом анализ зависимостей' амплитудно-частотных характеристик и корреляционных соотношений колебаний параметров псевдоожиженной системы позволяет отнести ее к системе автоколебательного типа, в которой происходит самовозбуждение и сохранение колебаний с доминирующей основной частотой /0 и пространственная синхронизация колебаний поверхности слоя, давления, расхода газа через решетку, процессов образования и движения крупных пузырей.

Показаны и изучены релаксационные (разрывные) особенности колебательных процессов в пузырьковом псевдоожиженном слое, проявляющиеся в разделении периода колебаний на длительную фазу падения сопротивления слоя и короткую фазу его роста (соответствующих фазам увеличения и падения высоты слоя), характерные для автоколебаний накопительного вида.

8. Разработана и исследована физико-математическая модель разрывных автоколебаний для поршневого режима, основанная на исследованных закономерностях гидродинамики пузырькового псевдоожиженного слоя. Рассчитаны изменения высоты, средней порозности и гидравлического сопротивления слоя по двум фазам периода колебаний.

9. На основании экспериментально полученных пространственных корреляционных соотношений колебаний давлений в элементах газораспределительного устройства показана возможность обратных потоков, газа через него при совпадении противофаз давлений на решетке и в подрешеточной камере, приводящих к провалу мелкодисперсного материала через решетку. С использованием экспериментальных данных по амплитудно-частотным характеристикам колебаний получены расчетные зависимости для определения глубины проникновения частиц материала в отверстия газогенератора и котлов с псевдоожиженным слоем. Разработаны устройства контроля качества псевдоожижения. Технические решения разработанных технологических установок и устройств защищены двумя авторскими свидетельствами и одним патентом.

334

1. Geldart D. Types of gas fluidization // Powder Technology. 1973.V. 1. P. 285292.

2. Тодес О.М.Цитович О.Б. Аппараты с кипящим зернистым слоем.-Л.:«Химия», 1981.- 296 с.

3. Аэров М.Э.Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слом. Л.: Химия, 1968. 510 с.

4. Hibi J.W. Periodic phenomena connected with gas-solid fluidization // Proc. Int. Symp. Fluidization. 1967, Netherlands University Press. P.99-104.

5. Verloop J., Heertjes P.M. Periodic pressure fluctuations in fluidized beds // Chem. Eng. Sci.- 1974- vol. 29, № 4, p. 1032-1048.

6. Verloop J:, Heertjes P.M. and Lerk L.A. The velocity and stability of1 large porosity fluctuations in homogeneous fluidized systems. // Chemical Engineering' Science // 1975.V 29.№ 5: P. 1109-1114.

7. Gas fluidization technology. Edited by D. Geldart. J. Wiley & Sons Ltd., 1986468 p.

8. Baird M.N.J., Klein A.J. Spontaneous oscillation of gas-solid bed // Chem. Eng. Sci.-1973- vol.28, No4. p.1039-1048.

9. Davidson J.F. Introduction by rapporteur // Institution of Chemical Engineers Symposium series, 1968, vol. 30, p.3-11.

10. Fan L.T., Hiraoka S., Shin S.H. Analysis of pressure fluctuations in gas-solid fluidized bed //AIChE Journal. 1984 - v. 30, N2. p. 346-349.

11. Moritomi M., S. Mori, K. Araki, A. Moriyama. Periodic pressure fluctuations in a gaseous fluidized bed. // Kagaku karakul ronbunshu. 1980. No. 6. p. 392398.

12. Kage H., Iwasaki N., Yamaguchi H., Matsuno Y. Frequency analysis of pressure fluctuation in fluidized bed plenum // Journal of Chemical Engineering of Japan. 1991. vol. 24. p. 76-81.

13. Wong H.W., Baird M.H.I. Fluidization in pulsed gas flow.// Chemical Engineering Journal. 1971. vol. 2. p. 104-113.

14. Бородуля В.А., Буевич Ю.А., Завьялов B.B. Теория релаксационных автоколебаний зернистого слоя, ожижаемого газом // ИФЖ -1976 т. XXX, № 3. - с.424-433.

15. Бородуля В.А., Буевич Ю.А., Завьялов В.В. Об устойчивости работы аппаратов с зернистым слоем, ожижаемых потоком газа // ИФЖ 1976 - т. XXXI, №3, с. 410-417.

16. Бородуля В.А. Буевич Ю.А., Завьялов В.В. О релаксационных автоколебаниях зернистого слоя. ИФЖ - 1977 - т. XXXII, № 1, с. 45- 4.

17. Бородуля В.А. Буевич Ю.А., Завьялов В.В. Автоколебательные режимы псевдоожижения. //Препринт, Минск: ИТМО АН БССР, 1976. 28 с.

18. Казакова Е.А. Гранулирование и охлаждение азотосодержащих удобрений. М.Химия. 1980 288 с.

19. Баскаков А.П., Скачкова С.С. Теплообмен между газом и частицами,1 в аппарате с переточно-ожиженным слоем. Свердловск, 1983. Деп. В ЦНИИчерметинформация, 1983, №9, с. 117.

20. W. Zhang, F. Johnsson, B. Leckner. Time-depend behavior of particle flow in CFD boilers.// Proc. Of the Tenth Eng. Foud.Conf. on Fluidization, Beijing, China. May 20-25, 2001- p. 253- 260.

21. E. Peirano E., Delloume V., Johnsson F., Leckner В., Simonin O. Numerical simulation of fluid dynamics of a freely bubbling fluidized bed: influence of the air supply system. // Powder Technology .2002.V. 122.P1 69-82.

22. Gung A., N. Skin N: Hydrodynamic modeling of a circulating fluidized bed // PowderTechnology.2007.V. 172.№ l.P. 1-13.

23. Sasic S., Lecher В., Johnson F. Fluctuations and waves in fluidized bed system: the influence of the air-supply system // Powder Technology. 2005. V.153. P.176-195.

24. Баскаков А.П., Мацнев B.B., Распопов И.В. Котлы и топки с кипящим слоем. М. Энергоиздат. 1996. 352 с.

25. Бендат Д., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.: Мир, 1974, 463 с.

26. Богкер Р., Константинидис А. Введение в цифровую фильтрацию. М.: Мир, 1976, 247 с.

27. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. М.: Наука, 1978, 336 с.

28. Рыжков А.Ф., Толмачев Е.М. О распространении малых возмущений в концентрированных дисперсных системах // ИФЖ. 1983. Т.44. № 5.С. 748755.

29. Толмачев Е.М., Сыромятников Н.И. Скорость звука в равновесной дисперсной среде // Известия вузов. Энергетика. 1972. № 4. С. 132 135.

30. Гапонцев В.JI. Исследование механизма образования и теплообмена виброожиженного слоя с погруженной в него вертикальной поверхностью: Дис. .канд. техн.наук. Свердловск.1981.224 с.

31. Lamb Н. Hydrodynamics. 6th edition. Cambridge university press, Cambridge, 1963,476 p.

32. Ландау Л.Д., Лифшиц E.M. Теоретическая физика. T.6. Гидродинамика.М.: Наука, 1986, 736 с.

33. Rayleigh J.W.S. The theory of sound. V.2. P. 57. 1878 // American edition: New York. Dover Publications. 1945.

34. Mallock A. The damping of sound by frothy liquids // Proc. R. Soc.1910. V. A-84. P. 391-395.

35. Campbell I.J., Pitcher A.S. Shock waves in a liquid containing gas bubbles // Proc. R. Soc.1910. V. A-84. P. 391-395.

36. Tangren R.F., Dodge C.H., Seifert H.S. Compressibility effects in two phase flow // J. Appl. Phys. 1949. V. 20. P. 637-645.

37. Толмачев E.M. Исследование теплового и гидромеханического взаимодействия фаз в дисперсных и псевдоожиженных системах // Автореф. дис. . канд. техн. наук., Свердловск, 1972, 24 с.

38. Рыжков А.Ф., Путрик Б.А. Динамические свойства рыхлого зернистого слоя // ИФЖ. 1988. Т.52. № 5. С. 209-217.

39. Магнус К. Колебания: Введение в исследование колебательных систем. Пер. с нем. М.: Мир, 1982, 304 с.

40. Гольдштик М.А. Процессы переноса в зернистом слое. Новосибирск, СО РАН СССР, 1984, 162 с.

41. Нао В., Bi Н.Т. Forced bed mass oscillations in gas-solid fluidized beds // -Powder Technology. 2005. V.149. P.51-60.

42. Musmarra D., Poletto M., Vaccaro S., Clift R. Dynamic waves in fluidized beds // Powder Technology.l995.V. 82. P. 255- 268.

43. Bi H.T., Grace J.R., Zhu J. Propagation of pressure wave and forced oscillations in gas-solid fluidized beds and their influence on diagnostics of local hydrodynamics // Powder Technology. 1995.V. 82. P. 239- 253.

44. Musmarra D., Vaccaro S., Filla M., Massimilla L. Propagation characteristics of pressure disturbances originated by gas jets fluidized beds // Int. J. Multiphase Flow. 1992. V.18. № 6. P. 965-976.

45. Fan L.T., Ho T.C., Hiraoka S., Walawender W.P. Pressure fluctuation in fluidized bed// AIOhE Journal: 1981. V. 27. № 3. P. 388-396.

46. R.Roy, J.F. Davidson, V.G. Tuponogov. The velocity of sound in fluidized beds // Chem. Eng. Sei.- 1990. V.45, N. 1. P.3233-324.

47. Schaaf J.van der, Schouten J.C., Bleek C.M.van den. Origin, propagation and attenuation of pressure waves in gas-solid fluidized beds // Powder Technology. 1998 .V.l. 95. P. 220-223.

48. Ligar R.C., Littman H. Statistical study of the pressure fluctuations in fluidized bed// AIChE Symp. Ser. 1971. V.67. № 116. P. 11-22.

49. Filla M., Massimilla L., Musmarra D., Vaccaro S. Pressure fluctuations associated with gas injections in fluidized beds // Proc. of Fifth Found. Conf. on Fluidization. Ed. by Ostergaard R., Sorenson A. 1986. Eng. Found. New York. P. 71-78.

50. Wallis G.B. One-Dimensional Two-Phase Flow. McGrow-Hill, London, 1969.

51. Gregor W. and Rumpf H. Velocity of sound in two phase media // Int. J. Multiphase Flow. 1975. V.l. № 6. P.753-769.

52. Ryzhkov A.F. and Tolmachev E.M. Selection of optimal height for vibrofluidized bed. // Theoretical foundations chem. Engng. 1983. № 17.P.140-147.

53. Тупоногов В.Г., Рыжков А.Ф., Баскаков А.П., Родненко Д.А. Волны давления t и порозности в псевдоожиженном слое.// Вестник УГТУ-УПИ.

54. Екатеринбург, Издательство УГТУ -УПИ. 2004. №3с. 24-30.

55. Тупоногов В.Г., Баскаков А.П., Рыжков А.Ф., Родненко Д.А. Определение скоростей быстрых и медленных волн в псевдоожиженном слое методом корреляционного анализа.//Вестник УГТУ-УПИ. Екатеринбург, Издательство УГТУ-УПИ. №4(56). 2005. с. 30-35.

56. Tuponogov V.G., Ryzhkov A.F., Chehlov Е.А. Propagation of pressure fluctuations in fluidized bed. Proceedings of the Annual General Meeting of International Fine Particle Research Institute - IFPRI-2000, Den* Haag, Netherlands, 2000- paper 62.

57. Рыжков А.Ф. Гидродинамика и массотеплоперенос в виброожиженных дисперсных средах: Дис. . .докт.техн.наук. Свердловск. 1990.407 с.

58. Рыжков А.Ф., Путрик Б.А. Распространение колебаний во взвешенном зернистом слое // ИФЖ. 1988. Т.54. № 2.С. 188-197.

59. Вибро- и псевдоожиженные системы (вопросы гидродинамики и тепло- и массообмена)/ Ю.М. Голдобин, А.П.Лумми, В.М. Пахалуев и др. Екатеринбург. УГТУ-УПИ, 2003.181 с.

60. Ryzkov A.F. Tuponogov V.G., Putrik B.A. Fluctuations and waves in powder and granular fluidized beds// Proc. of the III European Conf. on Fluidization. -Toulouse, France, May, 2000. p. 153- 163.

61. Толмачев Е.М. Разработка теории и методов расчета взаимодействия фаз рабочих тел энергетических м технологических установок. // Автореф. дис. . докт. техн. наук., Екатеринбург, 2004, 47 с.

62. Atkinson С.М., Kytomaa Н.К. Acoustic wave speed and attenuation in suspensions // Int. J. Multiphase Flow. 1992. V.18. №4. P.577-592.

63. Tallon S., Davies C.D. Propagation of gas phase pressure waves in fluidized beds.// Proc. Of the Tenth Eng. Foud.Conf. on Fluidization, Beijing, China. -May 20-25, 2001- p. 101-108.

64. Werther J. Scale-up of fluidized bed reactor // German Chemical Engineering. 1978.V.1. P.243-251

65. Тупоногов В.Г., Шувалов В.Ю., Кузнецова O.M. О методике исследования неравномерности псевдоожижения в прирешеточной зоне кипящего слоя // М. Депон. Рукописи. 1980. №8- Деп. в Госинти, № Д -36-80.

66. Тупоногов В.Г., Данильченко В.А., Гальперин Л.Г., Грицук С.А. Автоматизированное измерение расходов газа bs газораспределительныхколпачках установки с кипящим слоем // М. Деп. рукописи. 1982.№2 Деп. в ЦНИИТЭИприборостроения, № 1684-81.

67. Страхов А.Ф. Автоматизированные измерительные комплексы. М.: Энергоиздат, 1982, 216 с.

68. Процессы тепло- и массопереноса в кипящем слое // Под ред. А.П:Баскакова. М.: Металлургия, 1978. 248 с.

69. Yamazaki М., Fukuta К., Li. Y-H, Tokumoto J. Distribution of porosity of emulsion phase and- its effect on conversion in a fluidized bed // Journal of chemical engineering of Japan. 1988. V. 21. № 1. P. 47-56.

70. Бреховский Л.М., Гончаров В.В.Введение в механику сплошных сред. М: Наука, 1982,336 с.

71. Cleaver J.A.S., Ghadiri М., Tuponogov V.G., Yates J.G. and Cheesman D.J. Measurement of jet angles in fluidized beds // Powder Technology. 1995. vol. 85. P. 221-226.

72. Баскаков А.П., Филипповский Н.Ф., Тупоногов В.Г., Мудреченко А.В. Исследование синхронности пульсаций давления в аппаратах с кипящим слоем //ИФЖ. 1988. Т.55. №1.С. 97-102.

73. Баскаков А.П., Тупоногов В.Г., Филипповский Н.Ф. Механизм пульсаций давления в неоднородном кипящем слое// ИФЖ. 1983. т. 45. №З.С. 423-426.

74. Айнштейн В.Г., Баскаков А.П., Берг Б.В. и др.// Псевдоожижение. М.: Химия, 1991.400 с.

75. Дэвидсон И.Ф., Харрисон Д. Псевдоожижение твердых частиц. Пер. с англ. Под ред. Н.И. Гельперина. М.: Химия, 1965, 230 с.

76. Lee G.S., Kim S.D. Pressure fluctuations in turbulent fluidized beds // Journal of chemical engineering of Japan. 1988. V. 21. № 5. P. 515-521.

77. Yerushalmi J. High velocity fluidized beds, in D. Geldart (ed.) Gas fluidization technology. New-York, John Wiley & Sons. 1986. P. 155-196.

78. Yerushalmi J., Avidan A.A. in Davidson J.F., Clift R., Harrison D. Fluidization II, Academic Press, London. 1985. P.225-232.

79. Svensson A., Johnsson F., Leckner B. Fluidization regimes in non-slugging fluidized beds: the influence of pressure drop across the distributor // Powder Technology. 1996. V. 86. P. 299-312.

80. Lecner В., Palchonok G.I., Johnsson F. Pressure fluctuations in gas fluidized beds // Thermal science. V.6. №2.P. 3-11.

81. Вахрушев И.А., Басов В.А. О неоднородном псевдоожижении // Химическая промышленность. 1968. № 6. С. 1-5.

82. Гельперин Н.И., Граховский Б.М., Дементьев В.М. Динамика образования газовых пузырей в неоднородном псевдоожиженном слое // ТОХТ. 1969. Т. 3. С. 874-881.

83. Guedes de Carvalho J.R.F. The stability of slugs in fluidized beds of fine particles. A theory based on particle pic-up from the wake // Chemical Engineering Science. 1981. v.6, № 8. P. 1349-1356.

84. Matsen J.M. The rise and fall of recurrent particles: hydrodynamics of circulations // Proc. of the second conf. on CFB.

85. Lee G.S., Kim S.D. Bed expansion, Characteristics and transition velocity in turbulent fluidizedbed// Powder Technology. 1990. V.62. P. 207-215.

86. Wen C.Y. Mechanistic models for transitions between regimes of fluidization // AIChE Journal. 1984. V. 30. № 6. P. 1025-1027.

87. Arnaldos J., Casal J. Prediction of transition* velocities and hydrodynamical regimes in fluidized beds // Powder Technology. 1996. V. 86. P. 285-298.

88. Yerushami J., Cankurt N. T. Further studies of regimes of fluidization// Powder Technology. 1979. V.24. №2. P.187-205.

89. Chen A., Bi H.T. Pressure fluctuations and transition from bubbling to turbulent fluidization// Powder Technology. 2003. V.133. №3. P.237-246.

90. Sadasivan N, Barretean D., Laquerie C. Studies on frequency and magnitude of fluctuation of pressure drop in gas-solid fluidized beds// Powder Technology. 1980. V.26. P.67-74.

91. Bai B., S. Gheorghiu, van Ommen J. R., Nijenhus J., Coppens M-O. Characterization of the void size distribution in fluidized beds using statistics of pressure fluctuations // Powder Technology. 2005. V.160. №1. P.81-92.

92. Whitehead A.B., Gartside G.,Dent D.C. Fluidization studies in large gas-solid systems. Part 3. The effect of bed depth and fluidizing velocity on solids circulation patterns// Powder Technology. 1976. V.14. №1. P.61-70.

93. Whitehead A.B., Auff A.A. Fluidization studies in large gas-solid systems. Part 4. Similarity criteria for different size systems // Powder Technology. 1976. V.15. №1. P.77-87.

94. Werther J. Influence of the distributor design on bubble characteristics in the large diameter gas fluidized beds// Proc. of the 2 nd Eng. Foud. Conf. Cambridge. 1978.

95. Johnsson F., Zijerveld R.C., Schouten J.C., van den Bleek C.M. Characterization regimes by time-series analysis of pressure fluctuations // International Journal of Multiphase Flow. 2000. V. 26 . P. 663-715.

96. Baskakov A.P., Tuponogov V.G., Filippovsky N.F. A study of pressure fluctuations in a bubbling fluidized1 bed // Powder Technology. 1986. V.45. P-113-117.

97. Прандтль JI. Гидроаэромеханика. Ижевск. ¡Регулярная и хаотическая динамика, 2000, 576 с.

98. Ш.Моисеев Н.Н., Петров А.А. Численные методы расчета собственных частот колебаний ограниченного объема жидкости. М.: ВЦ АН СССР, 1966, 269 с.

99. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. М.: Наука, 1992, 456 с.

100. Кульбачный В.Г. Исследование движения одиночных газовых пузырей в псевдоожиженном слое // Химическая промышленность. 1971. № 12. С. 920-922.

101. Кульбачный В.Г., Махорин К.Е. Распределение давления вокруг одиночного пузыря при его движении в псевдоожиженном слое // ИФЖ. 1971. Т. 21. №6. С. 998-1004.

102. Тупоногов В.Г., Рыжков А.Ф., Фаренбрух О.Е. О волновой природе гидродинамики кипящего слоя.// XXVI Сибирский теплофизический семинар. Тез. докладов. Новосибирск, Инст. теплофизики им

103. С.С. Кутателадзе, 2002. с.237-238.

104. Sun J.,Chen М.М., Ghao B.T. On the fluctuation motion due to surface waves in gas fluidized beds // Proc. of the First world conf. Experimental heat transfer, fluid mechanics, and thermodynamics. Dubrovnic. 1988. P. 1310-1318.

105. Sun J.G.,Chen M.M., Chao B.T. Modeling of solids global fluctuations in bubbling fluidized beds by standing surface waves //International Journal of Multiphase Flow. 1994. V.20.P.315-338.

106. Басов В.А., Мархевка В.И., Мелик-Ахназаров T.X., Орочко Д.И. Исследование структуры неоднородного псевдоожиженного слоя // Химическая промышленность. 1968. № 8. С. 59-62

107. Bi H.T., Grase J.R. Comment "Modeling of solids global fluctuations in bubbling fluidized beds by standing surface waves" by Sun et al.(1994). International Journal of Multiphase Flow. 1996. V.22.P.203-205.

108. Тупоногов В.Г., Рыжков А.Ф., Фаренбрух O.E. О механизме колебаний давления в псевдоожиженном слое.- Труды третьей Российской национальной конференции по теплообмену. Том 5 . Двухфазные течения. М.: Издательство МЭИ; 2002.- с.319-322.

109. Псевдоожижение. Под ред. И.Ф.Дэвидсона и Д.Харрисона. Пер. с англ. под. ред. Н.И.Гельперина. М.: «Химия», 1974,728 с.

110. Забродский С.С. Высокотемпературные установки с псевдоожиженным слоем. М. Энергия, 1971. - 328 с.

111. Hiraoka S., Kim K.S., Shin S.H., Fan L.T. Properties of pressure fluctuations in gas-solid fluidized bed under a free bubbling condition // Powder Technology. 1986. V.45. P.245-265.

112. Cranfield R.R., Geldart D. Large particle fluidization. // Chemical Engineering Science .1974.V 29. P.935-947.

113. Гельперин Н.И., Айнштейн В.Г., Суханова Л.И. Некоторые гидродинамические особенности псевдоожижения в поршневом режиме // Теоретические основы химической технологии. 1970. № 4. С. 130-136.

114. Ommen J.R. van, Schaaf J. van der, Schouten J.C., Berend G.M. van Wachen, Coppes M-O, Bleek C.M van den. Optimal placement of probes for dynamic pressure measurements in large-scale fluidized beds// Powder Technology. 2004. V.139. P.264-276.

115. Баскаков А.П., Тупоногов В.Г., Филипповский Н.Ф. Статистическое исследование колебаний расхода газа в колпачках аппарата с кипящим слоем.- ИФЖ, 1982, т.43, № 3- с. 357-360.

116. Бородуля В.А., Гупало ЮЛ. Математические модели химических реакторов. Минск: Наука и техника, 1976. 208 с.

117. Толмачев Е.М., Михеев С.Н. Возбуждение колебаний в системе газодувка псевдоожиженный слой //ИФЖ. 1985. Т.49. № З.С. 453-458:

118. Кутателадзе C.G. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979, 416с.134; Андронов A.A., Витт A.A., Хайкин С.Э. Теория колебаний: М: Наука, 1981. 568с.

119. Стрелков С.П. Введение в теорию колебаний. М .: Наука, 1964. 437 с.

120. Алферов A.A., Фролов К.В. Взаимодействие нелинейных колебательных систем с источниками энергии. М: Наука, 1985. 328с.

121. Gidaspov D., Huilin L., Mostofi R. Large scale oscillations or gravity waves in risers and bubbling beds// Proc. Of the Tenth Eng. Foud.Conf. on Eluidization. Beijing, China, May 20-25, 2001. P. 317- 324.

122. Буевич Ю.А. Вынужденные колебания в однородном псевдоожиженном слое//ИФЖ. 1981. Т.41. № 1.С. 61-69.

123. Гельперин НИ., Граховский Б.М., Дементьев В.М: Динамика образования газовых пузырей в неоднородном псевдоожиженном слое // ТОХТ. 1969; Т.З. № 6. С. 874-881.

124. Бородуля В.А., Арефьев-П.А., Ковенский В.И., Завьялов В.В'. К вопросу об устойчивости работы аппаратов с зернистым слоем, ожижаемым потоком газа// ИФЖ. 1977.Т.ЗЗ. № 5.С. 799-892%

125. Тамарин А.И: О возникновении автоколебаний в псевдоожиженном> слое //ИФЖ. 1963. Т.6. № 1.С. 19-25.

126. Rowe P.N. Prediction of bubble size in a gas fluidized bed // Chemical Engineering Science // 1976.V 31.№ 4. P. 285-288.

127. Mori S., Wen C.Y. Estimation of bubble diameter in gaseous fluidized beds // AIChE Journal. 1975. V. 21. № 1. P. 109-115.

128. Epstein N. Fluidized bed bubbles and Froude number // Chemical Engineering Science .1976.V 31.№ 9. P.852.

129. Rowe P.N., Yacono C.X.R. The bubbling behavior of fine powders when fluidized // Chemical Engineering Science // 1976.V 31 .№ 12. P.1179-1192.

130. Bar-Cohen A., Glicksman L.R., Huges R.W. Semi-empirical prediction of bubble diameter in gas fluidized beds // International Journal of Multiphase Flow. 1981. V.7.№ l.P. 101-113.

131. Тамарин А.И., Теплицкий Ю.С., Лившиц Ю.Е. О закономерностях движения газовых пузырей в псевдоожиженном слое // ИФЖ. 1976. Т.31. № 2.С. 323-327.

132. Rowe P.N., Macgillevray P., Cheesman D.J. Gas discharge from an orifice into gas fluidized bed // Trans.J. Chem. Eng. 1979. V. 57. № 3. P. 194-199.

133. Muller C.R, Holland D.J., Sederman A.J., Mantle M.D., Gladden L.F., Davidson J.F. Magnetic resonance imaging of fluidized beds // Powder technology.2008.V. 177, № 1, p. 53-68.

134. Ковенский Г.И. О возникновении неоднородностей в псевдоожиженном слое // Исследование тепло- и массообмена в аппаратах с дисперсными системами. Минск: АН БССР, 1991. С. 116-119.

135. Пиковский А., Розенблюм Mi, Курте Ю. Синхронизация. Фундаментальное нелинейное явление. М: Техносфера, 2003. 496 с.

136. Тупоногов В.Г., Рыжков А.Ф., Глушкова О.Н. Моделирование разрывныхколебаний поверхности псевдоожиженного слоя. // «Проблемыгазодинамики и тепломассообмена в энергетических установках». Труды

137. XVI школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством (академика РАН А.И.Леонтьева. 21-25 мая 2007 г., Санкт-Петербург. В 2 томах М.: Издательский дом МЭИ, 2007 - т. 1, с.281-284.

138. Тамарин А.И., Ковенский Г.И. Распространение колебаний статического давления в псевдоожиженном слое // ТОХТ. 1972. Т.6. № l.C. 83-881.

139. Matsen J.M. Scale-up of fluidized bed processes: principle and» practice // Powder Technology. 1996. V.88. P.237-244.

140. Matsen J.M., Hovmand S. and Davison J.M. Expansion of fluidized beds in slug flow //Chem. Eng.Sci.- 1969 Vol. 24. - p.1743-1754.

141. Kehoe P.W.K., and Davidson J.F. Pressure fluctuations in fluidized beds // A.I.Ch.E. Symp. Ser. 1973 - vol. 69, Nol28. - p.34-40.

142. Lee G.S., Kim S.D. Rise velocities of slugs and voids in slugging and turbulent fluidized beds // Korean Journal of Chemical Engineering. 1989. V.6. № 1. P. 1522.

143. Тупоногов ВТ., Рыжков А.Ф., Баскаков А.П., Обожин O.A. Релаксационные автоколебания псевдоожиженного слоя // Теплофизика и аэромеханика. 2008.,т. 15. №4. С. 643-657.

144. Баскаков А.П. Скоростной безокислительный нагрев и термическая-обработка в кипящем слое. М: Металлургия, 1968, 223 с.

145. Баскаков А.П. Нагрев и охлаждение металлов в кипящем слое М: Металлургия, 1974, 271 с.

146. Бородуля В.А., Виноградов Л.М. Сжигание твердого топлива в псевдоожиженном слое. Минск: Наука и техника, 1980. 192 с.

147. Баскаков А.П., Филипповский Н.Ф., Тупоногов В. Г., Мудреченко А.В: Исследование условий провала псевдоожиженного материала1 через газораспределительную решетку// ТОХТ. 1987. № 5. С. 649 533.

148. Briens C.L., Tyagi А.К., Bergougnou М:А. Pressure drop through multiorifice gas distributor in fluidized bed columns// The Canadian Journ. of Chem. Eng. 1988. V. 66. № 10. P. 740-748.

149. Баскаков А.П., Филипповский Н.Ф., Мудреченко A.B. Влияние объема подрешеточной камеры и сопротивления газораспределительной решетки на характер псевдоожижения // Изв. Вузов. Энергетика. 1989. №1 С. 79-83.

150. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987,840 с.

151. Махорин К.Е., Хинкинс П.А. Сжигание топлив в. псевдоожиженном слое. Киев: Наукова думка, 1989, 204 с.

152. Махорин К.Е., Глухоманюк A.M. Сжигание газа в псевдоожиженном слое. Киев: Наукова думка, 1978, 88 с.

153. Хвастухин Ю.И., Котута Н.К. Гранулирование и обжиг в псевдоожиженном слое. Киев: Наукова думка, 1988; 160 с.

154. Локшин Ю.Х. Печи и аппараты с псевдоожиженным слоем для обработки сыпучих материалов. М: ЦИНТИхимнефтемаш, 1977, 40 с.

155. Боттерилл Дж. Теплообмен в псевдоожиженном слое: Гидродинамические характеристики псевдоожиженного газом слоя и их влияние на его теплообменные свойства. Пер. с англ., Ml: Энергия, 1980; 344 с.

156. Whitehead А.В., Yong A.D. Fluidization performance in large scale equipment, part II/ Intern. Symp. On Fluidization, Eindhoven. 1967. rep. 4.3.

157. Whitehead A.B., Dent D:C., Gartside G. Distributor stability in gas-solid fluidized beds // Chem. Eng. Sci. 1982. V.37. № 1. P. 124-125.

158. Peeler J.P.K., Whitehead A.B. Solid motion at horizontal tube surface in large gas-solid fluidized beds // Chem. Eng. Sci. 1982. V.37. № 1. P. 77-82.

159. Hiby J.W. Minimum pressure drop at the incident flow plate in fluidized beds // Chem. Ing. Technik. 1967. Bd. 39. № 10. P. 1125-1129.

160. Baskakov A.P., Tuponogov V.G, Philippovsky N.F. Uniformity of fluidization on multi-orifice gas distributor // The Canadian. Journal of Chemical Engineering. V. 63. № 12. P. 886-890.

161. Yue P.L., Kolaczkovski J.A. Multiorifice distributor design for fluidized beds // Trans. Inst. Chem. Eng. 1982. V. 60. P. 164-170.

162. Падохин В.А., Афанасьев Т.А. Стрельцов B.B. Агломерация твердой фазы псевдоожиженного слоя как фактор, понижающий уровень надежности интенсивного технологического процесса // Изв. Вузов. Химия и хим. технология. 1979. т.22. вып. 5. С. 622-624.

163. Gregori S.A. The distributor plate problem // Proc. Symp. On Fluidization. Eindhoven. 1967. P. 751-757.

164. Shi Y.F., Fan L.T. Effect of distributor to bed ratio on uniformity of fluidization//AIChE Journal. 1984. V. 30. № 5. P. 860-865

165. Погорелая Л.Д., Носова В.В, Айнштейн В.Г. Оценка равномерности газораспределения в аппарате с псевдоожиженным слоем // Химическая промышленность. 1979. № 5. С.46-47.

166. Wen C.Y., Krishman R., Khorsravi R., Dutta S. Dead zone heights near the grid of fluidized beds // Proc. 2nd Eng. Found.1 Conf. on Fluidization. Cambridge, 2-6 April, 1978, P. 3-37.

167. Fakhimi S., Harrison D. Multi-orifice distributors in fluidized beds: a guide to design // In CHEMECA 70, Butterworth, Australia and I.Chem. E. Symp. Series 33. London. 1970. P. 29-46.

168. Буевич Ю.А., Минаев Г.А. Начальная задача псевдоожижения // ПМТФ. 1977. № 1. С.105-104.

169. Буевич Ю.А., Минаев Г.А О переходе зернистого слоя в псевдоожиженное состояние // ИФЖ. 1975. т.28. № 5. С. 773-780.

170. Минаев Г.А. Исследование струйных течений в зернистом слое. Разработка теоретических основ расчета и конструирования аппаратов с дисперсной фазой: Автореф. дис. .докт. техн. наук. М. 1977. 30 с.

171. Минаев Г.А., Эллегорн С.М. Струйное течение с локальным нарушением сплошности зернистого слоя // ТОХТ. 1981. т.15. № 3. С. 385-390.

172. Шаповалова О.Г., Классен П.В. О переходе слоя в неоднородное состояние. Расчет минимальной скорости неоднородного псевдоожижения // ТОХТ. 1980. Т. 14. № 3. С.464-467.

173. Мархевка В.И., Басов В.А., Мелик-Ахназаров Т.Х., Орочко Д.И. Исследование структуры прирешеточной и основной зон псевдоожиженного слоя // ТОХТ. 1976. Т. 10. № 4. С. 630-633.

174. Козин В.Е., Баскаков А.П. Элементы колпачковых газораспределительных устройств // Изв. Вузов. Химия, и химическая технология. 1966. №2. С. 137-143.

175. Козин В.Е., Баскаков А.П. Исследование прирешеточной зоны псевдоожиженного слоя над колпачковым газораспределителем // Химия, и технология, топлив и масел. 1967. № 8. С.6-9.

176. Yates. J.G. Fundamentals of fluidized-bed chemical processes Butterworths. 1983. London-Wellington. 222 p:

177. Козин B.E., Баскаков А.П. Исследование дальнобойности струи в слоезернистых частиц // Химия, и технология, топлив и масел. 1967. № 3. С.4-5.

178. Тупоногов В .Г., Филипповский Н1Ф., Грицук С. А. Анализ условий равномерного псевдоожижения на колпачковой газораспределительной решетке // М., Деп.рукописи.1982. №8.- Деп. В НИИЭинформэнергомаш, № 122 ЭМ-Д82.

179. Баскаков А.П, Филипповский Н.Ф., Тупоногов В.Г. Условия полного псевдоожижения мелкодисперсного материала на решетке с колпачковыми газораспределителями // Химическое и нефтяное машиностроение. 1985. №11.С. 22-24.

180. Филипповский Н.Ф., Баскаков А.П., Тупоногов В.Г. Условия равномерного псевдоожижения в аппарате с колпачковым газораспределением // ИФЖ. 1984. т. 46. №1. С. 118-124.

181. Пехович А.И., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел. JL: Энергия. 1976. 352 с.

182. Полубаринова Кочинова П.Я. Теория движения грунтовых вод. М.: Наука. 1977. 664с.

183. Muller С., Flament G. The monitoring of a gas-solid reaction in a fluidized bed by measuring the pressure drop // Intern. Chem. Ing. 1988.V.4. №1. P. 62-74.

184. Briens C.L., Bergougnou M.A., Baker C.G. Leakage of solids (weeping, dumping) at the grid of a 0,6 m diameter gas fluidized bed // Proc. 2nd Eng. Found. Conf. on Fluidization. Cambridge, 2-6 April, 1978, P. 38-43.

185. Болихова JI.C. Исследование слипаемости частиц в, кипящем слое. Автореф. дис. .канд. техн. наук. Минск:1974. 30 с.

186. Weber W.M., Hrenya С.М. Computational study of pressure-drop hysteresis in fluidized beds // Powder Technology. 2007. V. 177. P. 170-184.

187. Tsinontides S.C., Jackson R. The mechanics of gas fluidized beds with an interval of stable fluidization. // Journal of Fluid Mechanics. 1993. V.255. P. 237274.

188. Забродский C.C. Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном слое . M.-JL: Госэнергоиздат. 1963. 487 с.

189. Гельперин Н.И;, Айнштейн В.Г., Кваша В.Б. Основы техники псевдоожижения. М.: Химия. 1967. 644 с.

190. Fakhimi S., Sohrabi М., Harrison D. entrance effect at multi- orifice distributor in gas-fluidized beds // Can. J. Chem. Eng. 1983. V.61. P. 384-368.

191. Баскаков А.П., Гальперин Л.Г. Критическое сопротивление и критическая скорость псевдоожижения мелкозернистого материала в конических аппаратах //ИФЖ. 1965. т.9. № 2. С. 217- 303

192. Гельперин Н.И., Айнштейн В.Г., Хайкин С.Э. // Химия и технология топлив и масел. 1968. № 11. С. 21-26.

193. Матур К.Б., Эпстайн Н. Фонтанирующий слой . Л.: Химия. 1978. 288 с.

194. Baskakov A.P., Tuponogov V.G., Philippovsky N.F. Uniformity of fluidization on a multi orifice gas distributor. - Proceedings of the Fight Engineering Foundation Conference on Fluidization, Engineering Foundation, New-York, 1986.-p.p. 55-63.

195. Bemrose C.R., Bridgwater J. A revie of attrition and attrition test methods // Powder Technology. 1987. V. 49. P! 97-126.

196. Boerefijn R. , Ghadiri M., Salatino P. Attrition in fluidized beds // in Handbook of Powder Technology. 2007. V.12. P. 1043-1078.

197. Venkatesh R.D., Chaouki J., Klvana D. Fluidization of cryogels in conical column // Powder Technology. 1996. V. 89. № 3. P. 179-186.

198. Ennis B.J., Tardos G., Pfeffer R. A microlevel based characterization of granulation phenomena // Powder Technology. 1991. V. 65. № 1-3. P. 257-272.

199. Boerefijn R., Buscan M., Hounslow M.J. Effects of non-ideal powder properties on granulation kinetics // Fluidization X. Engineering Foundation. New York.2001. P. 629-636.

200. Ryzhkov A.F., Tuponogov V.G.,Chehlov E.A. Hydrodynamic of agglomeration process in fluidized bed // Proceedings of the 7th International symposium on agglomeration, Albi, France, 2000.Paper 31.

201. Chirone R., Massimilla L., Salatino P. Comminution of carbons in fluidized bed combustion // Progress energy combustion science. 1991. V. 17. № 4. P. 297-326.

202. Scala F., Salatino P., Boerefijn R., Ghadiri M. // Attrition of sorbents during fluidized bed calcination and sulphation Powder Technology. 2000. V. 107. P. 153-167.

203. Блиничев B.H., Стрельцов B.B., Лебедева E.C. Исследование процесса измельчения зернистых материалов при обработке их в псевдоожиженном слое // Известия Вузов. Химия и химическая технология. 1967. № 12. с. 1389-1393.

204. Salatino P. Crione R. A survey of attrition research in Naples // in: Jaud P. (Ed.). Proceedings of the 38th IEA FBS Meeting, Savannah, GA. May 15-16, 1999. HP-P43/99/019. 71r

205. Benedetto A.Di., Salatino P. Modeling attrition1 of limestone during calcinationand salfatation in. fluidized'bed reactor // Powder Technology. 1998. V. 95. №2. P. 119-128.

206. Arena U., D'Amore M., Massimilla L. Carbon attrition during the fluidized combustion of coal// AIChE Journal. 1983. V. 29. P. 40-49.

207. Wang Y., Cheng Y., Jin Y., Bi T. On impact of solid properties and operating conditions on performance of gas solid fluidization system // Powder Technology. 2007. V. 172. № 3. P. 167-176.

208. McMillan J., Briens C., Berruti F., Chan E. High velocity attrition nozzles in fluidized beds // Powder Technology. 2007. V. 175. № 2. P. 133-141.

209. Johnsen K., Grace J.R. High-temperature attrition of sorbents and a catalyst for sorption-enhanced steam methane reforming in fluidized bed environment // Powder Technology. 2007. V. 173. № 3. P. 200-202.

210. Ghadiri M., Cleaver J.A.S., Tuponogov V.G. Modeling attrition rates in jetting region of fluidized bed // Proc. Symposium of attrition and wear in powder technology, Utrecht, Netherlands. 1992 .P. 79-88.

211. Ghadiri M., Cleaver J.A.S., Tuponogov V.G., Werther J. Attrition of FCC powder in the jetting region of fluidized bed // Powder Technology. 1994. V.80.P. 175-180.

212. Ghadiri M., Cleaver J.A.S. and Tuponogov V.G. Influence of distributor orifice size on attrition in jetting region of fluidized beds // Preprints Vlllth International Symposium on Fluidization, Tours, France, Engineering Foundation .1995. P. 799 -806.

213. Тупоногов В.Г., Грицук C.A., Шадири M., Кливэ Д. Моделирование интенсивности истирания твердых частиц в струйной зоне псевдоожиженного слоя.// Тезисы докладов Всероссийской конференции

214. Подготовка кадров и экологические проблемы энергетики», Екатеринбург, 1997. с. 123-124.

215. Тупоногов B.F., Рыжков А.Ф., Филиппов Д.В. Исследование истирания дисперсного материала в аппаратах с псевдоожиженным слоем // Промышленная энергетика. 2008. № 12 с. 47 50.

216. Kono Н. Attrition rates of relatively coarse solid particles in various types of fluidized beds // AIChE Symposium Series. 1981. V. 77. № 205. P. 96-106.

217. Zenz F.A., Kelleher E.G. Studies of attrition rates in fluid-particle systems via, free fall, grid jets and cyclone impact // J. Powder & bulk solids tecnol. 1980.^ V. 4. P. 13-20.

218. Chen T.P., Sishtla C.I., Punwani D.V., Arastoopour H. A model for attrition in fluidized beds // // in: Grace J.R., Matsen J.M.(Eds) Fluidization, Engineering Foundatiun.1980. New York. P. 445-452.

219. Werther J., Xi W. Jet attrition of catalyst particles in gas fluidized beds // Powder technology. 1993. V. 76. P. 39-46.

220. Ghadiri M., Cleaver J.A.C., Yuregir K.R. Attrition of sodium chloride crystals in a fluidized bed // in: Potter O.E., Niclin D.J. (Eds) Fluidization VII, Queensland, Engineering Foundatiun.1992. New York. P. 603-610.

221. Seville J.P.K., Mullier M.A., Hailu L., Adams M.J. Attrition of agglomerates in fluidized beds // in: Potter O.E., Niclin D.J.(Eds) Fluidization VII, Queensland, Engineering Foundatiun.1992. New York. P. 587-594.

222. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Физматгиз, 1960, 715 с.

223. Шахова Н.А. МинаевгГ.А. Аэродинамика струи в псевдоожиженном слое // ИФЖ.1970. Т. 19. №5. С. 826-836.

224. Шахова Н.А. Истечение турбулентных струй в псевдоожиженный слой // ИФЖ.1968. Т. 14. №1. С. 61-66.

225. De Michele G., Elia A., Massimilla L. The interaction between jets and fluidized beds // Ing. Chem. Ital. 1976. V. 12. № 11-12. P. 155-162.

226. Donodano S., Maresca A., Massimilla L. Gas injection in shallow beds of fluidized, coars solids // Ing. Chem. Ital. 1980. V. 16. № 1-2. P. 1-10.

227. Donsi G., Massimilla L., Colantuoni L. Gas jet in fluidized beds. // in: Grace J.R., Matsen J.M: (Eds) Fluidization. 1980. Plenum. New York. P. 297-304.

228. Massimilla L. Gas jets in fluidozed beds // in: Davidson J.F., Clift R., Harrison D. (eds.) Fluidization, 2nd edn. London. Academic Press. 1985.

229. Буевич Ю.А., Минаев Г.А. Струйное псевдоожижение. М.: Химия, 1984, 136 с.

230. Вахрушев И.А. Упрощенная тория газовых струй (факелов) в псевдоожиженном слое // ТОХТ.1972. Т.6. № 1. С. 89-93.

231. Мархевка В.И., Басов В.А., Мелик-Ахназаров Т.Х., Орочко Д.И. Исследование истечения газовых струй в псевдоожиженный слой // ТОХТ. 1971.Т.5. №1. С. 95-101.

232. Шахова Н.А., Лукашев В.К. Решение задачи истечения изотермической турбулентной струи в псевдоожиженный слой // ТОХТ. 1975. Т.9. № 2. С. 234-240.

233. Шахова Н.А. , Лукашев В.К. Исследование истечения газовой струи в неподвижный слой зернистого материала // ИФЖ. 1975. Т.29. № 3. С. 209213.

234. Буевич Ю.А., Минаев Г.А. Механика струйных течений в зернистых слоях. Эволюция единичной струи и механизм образования пузырей. ИФЖ. 1976. Т.ЗО. № 5. С. 825-833.

235. Минаев Г.А. Механика струйных течений в зернистом слое. Препринт т-10913. Минск: ИТМО АН БССР. 1976. 47 с.

236. Буевич Ю.А., Минаев F.A., Элленгорн С.М. О струйном течении в низком псевдоожиженном слое // ИФЖ. 1976. Т.ЗО. № 2. С. 197-205.

237. Шахова Н.А. Минаев Г.А. Инженерный метод расчета струи в псевдоожиженном слое //ИФЖ. 1970. Т.19. № 6. С. 1002-1007.

238. Gbordzoe Е.А.М., Freychet N., Bergougnou M.A., Large J.F. Gas transfer between a central jet and large two-dimensional gas-fluidized bed // Powder Technology. 1988. V. 55. P. 207-222.

239. Li Т., Pougatch K., Salcudean M., Grecov D. Numerical simulation, of horizontal jet penetration in a three-dimensional fluidized bed // Powder Technology. 2008. V*. 184. P. 89-99.

240. Hong R.Y., Guo Q.J., Luo G.H., Zhang J.-Y., Ding J. On the jet penetration height beds with two vertical jets // Powder Technology. 2003. V. 133. P. 216227.

241. Clift R., Grace J.R., Weber M.E. Bubbles, drops and particles. London, Academic Press, 1978.

242. B.Tan. Ph.D. Thesis. University of Cambridge. 1982.

243. Merry J.M.D. Fluid and particle entrainment into vertical jets in fluidized beds // AIChE Journal .1975. V.21. № 3. P. 507-510.

244. Merry J.M.D. Penetration of vertical jets into fluidized beds // AIChE Journal .1976. V.22. № 2. P. 315-323.

245. Behie L.A., Bergougnou M.A., Baker C.G.J., Base T.A. Further study on momentum dissipation of grid jets in fluidized bed // Can. J. Chem. Eng. 1971. V. 49. P. 557-561.

246. Vaccaro S., Musmarra D., Petrecca M. A technique for measurement of the jet penetration height in fluidized beds by pressure signal analysis // Powder Technology. 1997. V. 92. P. 223-231.

247. Grace J.R., Lim C.J. Permanent jet formation in beds of particulate solids // Can. J. Chem. Eng. 1987.V.65. P.160-162.

248. Chandnani P.P., Epstein N. Spountability and spout destabilization of fine particles with a gas;// in< Ostergaard K. and? Sorensen A. (eds), Proc. 5th Eng. Found. Conf. on Fluidization. Elsinor, Norway, 18-23 May 1986, P. 233-237.

249. Rowe P.N. The effect of pressure on minimum fluidization velocity // Chem; Eng. Sci.19841V.39. № 1. P.173-174.

250. Boerefijn R. Attrition in fluidized bed jets. Ph. D. Thesis. 1998. University o£ Surrey.

251. Чукин В .В., Карелин В.Г. Магнетизирующий обжиг желез;ных руд в кипящем слое: Свердловск. ВНИИМТ. 1966 257 с.

252. Баскаков А.П., Карелин В.Г., Тупоногов В.Г.и др. Аппарат кипящего слоя для термической обработки зернистого материала: А.С. 1015221 СССР // Б.И. 1983. №16. С. 23.

253. Корневой Ю.П., Майстренко Ю.А., Топал А.И. Экологически чистые угольные энерготехнологии. Киев: Наукова думка, 2004, 185 с.

254. Зайченко В.М., Шпильрайн Э.Э., Штереберг В .Я. Экономические показатели комплексной-переработки природного таза и древесных отходов' с получением водорода и чистых углеродных материалов // Теплоэнергетика. 2006: №12. С.50- 57.

255. Кубин М. Сжигание твердого топлива в кипящем слое. Пер. с чешек. М.: Энергоатомиздат, 1987, 112 с.

256. Рундыгин Ю.А. Низкотемпературное сжигание сланцев. JL: Энергоатомиздат, 1987, 104 с.

257. Тупоногов В.Г., Рыжков А.Ф., Рыков H.H. Колебательные процессы и горение топлив в псевдоожиженном слое.//Сб.тезисов докладов Первой конференции по фильтрационному горению. 21-24 мая 2007 г., Черноголовка -с. 44.

258. Тупоногов В.Г., Филиппов Д.В., Рыжков А.Ф. Проблемы сжигания низкосортного топлива и выбора газораспределителя в аппаратах с кипящим слоем .// Вестник УГТУ-УПИ, №8 Екатеринбург: Издательство УГТУ-УПИ, 2003: - с.67-72.

259. Дубинин A.M., Баскаков А.П., Алексеев А.Г. Газогенератор для газификации в кипящем слое // Бюл.изобр. 1987. № 29.

260. Тупоногов В.Г., Дубинин A.M., Штуца P.C., и др. Газогенератор с кипящим слоем для газификации твердых топлив. Патент № 2341551 РФ // Бюл. №35. 2008.

261. Дубинин A.M., Тупоногов В.Г., Филиппов Д.В., Рыжков А.Ф., Костюнин В.В. Расчетное определение параметров процесса воздушной газификации угля в кипящем слое.// Вестник УГТУ-УПИ, №3 . Екатеринбург: Издательство УГТУ-УПИ, 2004. - с. 21-23.

262. Дубинин А.М., Тупоногов В.Г., Филиппов Д.В.Оптимизация параметров газогенератора с кипящим слоем для бескислородной газификации угля.//

263. Вторая Международная научно-практическая конференция «современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и тепловые процессы) СЭТТ-2005).Труды конференции.том 2.-М.: Издательство ВИМ,2005-с.148-151.

264. Дубинин A.M., Тупоногов В.Г., Филиппов Д.В. Оптимизация параметров воздушной газификации угля в газогенераторе с кипящим слоем // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2007. № 7-8.С. 3-9.

265. Дубинин A.M., Баскаков А.П., Жикин А.М. Математическая модель воздушной газификации углей с использованием теплоты ядерных реакций // Теплофизика ядерных энергетических установок. Выпуск 5. Межвузовский сборник. Свердловск. изд.УПИ. 1987. С. 55-62

266. Дубинин A.M. Оптимизация, процессов газификации в газогенераторах с кипящим слоем А.М.Дубинин, Д.В.Филиппов, В.Г.Тупоногов, Е.В:Ляхов // Tp.VI Всероссийской конференции- «Горение твердого топлива». 8-10 ноября, Новосибирск, ИТ СО РАН, 2006, с. 47-51.

267. Баскаков А.П., Дубинин A.M., Тупоногов В.Г., Филиппов Д.В. О механизме паровой газификации угля // Промышленная энергетика. 2008. №4. С. 40-42.

268. Дубинин A.M., Тупоногов В.Г., Филиппов Д.В. Оптимизация процесса паровой газификации угля в кипящем слое // Энергосбережение и водоподготовка. 2008. № 4(54). С. 60-62.

269. Дубинин А.М., Тупоногов В.Г., Филиппов Д.В. Определение максимальной производительности газогенератора с автотермичным кипящим слоем.// Теплоэнергетика. 2009. № 5. С. 59-63.

270. Дубинин A.M., Баскаков А.П., Жикин A.M. Динамика паровой газификации угольной пыли в кипящем слое // М:. 1986. 7с. Деп. в ВИНИТИ №1681-В86.

271. Дубинин A.M., БаскаковА.П., Чойнзонов Б.Л. Газификация ирша-бородинского угля в реакторе с кипящим слоем // Химия твердого топлива. 1983. №3. С. 119-122

272. Баскаков А.П., Тупоногов В.Г. Грицук С.А., Тверякова Г.А. Устройство для обнаружения застойных зон в псевдоожиженном слое: A.C. 1105784 СССР // Б.И. 1984. №28