Ana içeriğe geç
tr

Akışkan yatak: kabarcıklar kaçınılmaz mı?

Yatağın iyi karışması kabarcıklar sayesindedir. Ama aynı kabarcıklar, gazın katıyla temas etmeden kaçmasına da sebep olur.

Bir katı parçacık yatağından yukarı doğru gaz geçirdiğinizde, hız belirli bir eşiği aştığında sürükleme kuvveti parçacıkların ağırlığını dengeler ve yatak akışkanlaşır: katı, sıvı gibi davranmaya başlar.

Eşik hızı (minimum akışkanlaşma hızı), yatak basınç kaybının parçacık ağırlığına eşitlenmesiyle bulunur; basınç kaybı için Ergun'un bağıntısı klasik kaynaktır [1].

Kabarcıklar: hem çözüm hem sorun

Minimum akışkanlaşma hızının üzerinde, fazla gaz kabarcıklar hâlinde yataktan geçer.

Faydası: kabarcıklar yükselirken katıyı karıştırır. Akışkan yatakların çok iyi ısı dağılımı vermesi ve neredeyse izotermal çalışması bu sayededir.

Zararı: kabarcığın içindeki gaz katıyla neredeyse hiç temas etmeden yatağı geçer — bir baypas yoludur. Reaksiyon ya da ısı transferi verimi bu yüzden beklenenin altında kalabilir.

Tasarım, kabarcık boyutunu kontrol etmekle ilgilenir: çok küçükse karışım zayıf, çok büyükse baypas fazla.

Diğer rejimler

Hız arttıkça yatak sırasıyla kanallaşma, tıkaçlı akış ve sonunda pnömatik taşımaya geçer. Her rejimin farklı bir modelleme yaklaşımı vardır; hangi rejimde olduğunuzu bilmeden model seçmek anlamsızdır.

Modelleme

Katı hacim oranı yüksek olduğu için parçacıkları tek tek izlemek pratik değildir; iki fazın iç içe geçmiş sürekli ortamlar olarak çözülmesi gerekir. Bkz. çok fazlı akış notu.

Sonuç, fazlar arası sürükleme ve katı-katı çarpışma kapatma ilişkilerine güçlü biçimde bağlıdır. Bu bir belirsizlik kalemidir ve raporlanmalıdır.

Ayrıca problem doğası gereği zamana bağlıdır: kabarcıklar oluşur, birleşir ve patlar. Kalıcı rejim çözümü kabarcıkları hiç göremez ve yatağı homojen gösterir. Bkz. kalıcı mı zamana bağlı mı notu.

Kaynaklar

  1. Ergun, S. (1952). Fluid flow through packed columns. Chemical Engineering Progress, 48(2), 89–94.
  2. Morsi, S. A. & Alexander, A. J. (1972). An investigation of particle trajectories in two-phase flow systems. Journal of Fluid Mechanics, 55(2), 193–208. DOI: 10.1017/S0022112072001806

Projenizi konuşalım

Analiz edilecek sistemi ve cevaplanması gereken soruyu birlikte netleştirelim.

Projenizi konuşalım