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
- Ergun, S. (1952). Fluid flow through packed columns. Chemical Engineering Progress, 48(2), 89–94.
- 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