VI.5. Fluo-solid reaktor

• Fluo-solid reaktor se načešće koristi za procese sušenja ili predredukcije. Najčešće je potrebno znati granulometrijski sastav ulaznog materijala, kao i koeficijent vlage. U komori za sagorevanje reaktora proces sagorevanja je najčešće organizovan sa klasičnim gorivima, koja mogu biti u čvrstom, tečnom ili gasovitom stanju. Pošto je manipulacija tečnim i gasovitiom gorivima lakša, ona su zastupljenija.

• Proces sagorevanja se vodi sa visokim koeficijentom viška vazduha.

• Na osnovu podataka o vrsti goriva, tolptnoj vrednosti i uslovima sagorevanja, i potrebno je izračunati temperaturu gasova na ulazu u procesni prostor reaktora.

• Temperatura izlaznih gasova iz reaktora, kao i temperatura materijala spadaju u ulazne podatke.

• Prilikom proračuna fluo-solid reaktora najčešće je potrebno izračunati ili usvojiti sledeće ulazne podatke :

1. toplotni kapacitet ulaznog gasa, vodene pare i materijala,

2. iskorišćenje toplote procesnog prostora, ηt,3. odnos slobodne površine prema ukupnoj u

fluidizovanom sloju,4. gustinu materijala i gustinu ulaznog gasa,5. odnos između optimalne i kritične količine gasa.

Proračun počinjemo određivanjem toplotnog bilansa procesnog prostora fluo-solid rekatora, na bazi poznatog toplotnog bilansa, odnosno prihoda i rashoda toplote.

Obračun osnovnih dimenzija fluo-solid reaktora za sušenje

peska

Ulazni podaci za proračun osnovnih dimenzija fluo-solid reaktora za sušenje peska su :

1. definisanje materijala koji se suši: granulometrijski satsav i gustina materijala,

2. toplotni kapacitet ulaznog gasa, vodene pare i materijala koji se suši,

3. iskorišćenje toplote procesnog prostora,4. odnos slobodne površine prema ukupnpj u

fluidizovanom sloju, 5. odnos optimalne i kritične količine gasa i6. temperatura odlaznih gasova iz reaktora i osušenog

materijala.

Slika VI.28. Šematski prikaz fluo-solid reaktora za sušenje peska

• Proračunom je portrebno odrediti prihode i rashode toplote, odnosno uraditi toplotni bilans fluo-solid reaktora za proces sušenja materijala.

• Prihodi toplote potiču od dimnog gasa iz ložišnog prostora i mogu se izračunato korišćenjem jednačine :

• Gde je sa R – potrošnja dimnog gasa, cg-toplotni kapacitet gasa i tg -temperatura gasa.

ggp tcRQ 1

• Rashodi toplote• U rashode toplote se ubrajaju rashodi toplote sa dimnim

gasom i rashodi toplote koji se troše na zagrevanje materijala.

• Rashodi toplote koji potiču od dimnog gasa iz ložišnog prostora se određuju na osnovu odnosa :

• Gde je R – potrošnja dimnog gasa, cg1- toplotni kapacitet

materijala,i t – temperatura odlaznih gasova iz reaktora i osušenog materijala.

tcRQ gr 11

• Rashodi toplote na zagrevanje vlage iz materijala (od 0-100 oC) i isparavanje i zagrevanje (od 100-t) se određuju :

• I rashodi toplote na zagrevanje materijala :

• Gde je • G- količina materijala koji se zagreva, • cg-toplotni kapacitet materijala i • t-temperatura na koju se zagreva materijal.

tcLtcOHQ htr 22

tcGQ mr 3

• Na osnovu definisanih prohoda i rashoda toplote, kao i poznatog iskorišćenja toplote procesnog prostora rekatora, možemo napisati jednačinu toplotnog bilansa koji glasi :

• Na osnovu jednačine toplotnog bilansa se određuje R, odnosno količina dimnog gasa.

3211

100 rrrpz QQQQ

• Kritična količina vazduha se određuje na osnovu jednačine :

•

• • , m3/m2 min• Gde je • ω –odnos slobodne površine prema ukupnoj (u

fluidizovanom sloju), • γ- gusina materijla i gasa, • tsr srednja temperatura.

srg

srćkr t

dL

1

172

• Potrebno je odrediti odnos :

• Gde je R1 izračunata količina dimnog gasa po osnovu toplotnog bilasa, dok se R2 definiše kao:

1

2

R

R

OHRR 212

• Gustina odlaznog gasa se može izračunatina osnovu jedačine :

2

21 2

R

OHR OHrg

• Optimalna količna vazduha se određuje na osnovu odnosa između kritične i optimalne, koji se daje na početku proračuna, pa je tada :

krop LkL

• Učinak fluo-solid reaktora za sušenje materijala, svedeno na mokar materijal je tada jednako :

24601

R

Ln opm

• Potrebna površina poda reaktora je :

• Gde je • N-kapacitet fluo-solid reaktora, • ns- učinak reaktora sveden na suvi materijal.

sn

NF

3

• Uslovima proračuna se definiše i količina materijala koji odlazi sa prelivom, odnosno definiše se srednja veličina čestica koja će biti fluidizovana. Na osnovu jednačina za kritičnu količinu vazduha, kao i usvojen srednji prečnik čestica, određuje se optimalna količina vazduha u donjoj zoni, koja sada postaje kritična, pa se koristi jednačina :

td

Lg

srčkr

1

172,

,,

• Na osnovu toga što je protok gasa isti u donjem i gornjem delu fluo-solid reaktora, sledi da se površina donjeg dela reaktora može izračunati na osnovu jednačine :

• Pa je tada površina gornjeg dela reaktora :

gkrop FLFL ,

FL

LF

kr

opg ,

• Prečnik rekatora, ukoliko se usvoji da se radi o reaktoru kružnog preseka se određuje na osnovu jednačine :

7854.0

Fd

• Nekada je u okviru proračuna potrebno odrediti i tip fluidizacije, koji se određuje preko Frudovog broja.

• Ukoliko je reč o partikularnoj fluidizaciji, kod koga je gustina čestica (γč) približno jednaka gustini fluida (γt) Frudov broj je Fr<1.

• Ukoliko je reč o agregatnom tipu fluidizacije, tada je Fr >1, i odnosi se na uslove kada je gustina česticva mnogo veća od gustine fluida, odnosno γč>> γt.

• Frudov broj se definiše kao :

gdFr

sr

kr2