energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTUenergy-821Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGСТРУКТУРА ПУЛЬСИРУЮЩЕГО СЛОЯSTUCTURE OF PULSED BEDБокунИ. А.BokunI. A.

Доктор технических наук, профессор

Professor, PhD in Engineering

fes@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201420102014058488Copyright © Бокун И.А., 20142014Бокун И.А.Bokun I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/821

Предложена структура пульсирующего слоя, представляющего собой состояние дисперсного материала, который продувается прерывистым газовым потоком со скоростью, достаточной, чтобы привести его в состояние движения. При этом слой в течение одного цикла находится во взвешенном, падающем и неподвижном состояниях, что изменяет укладку частиц, пути прохода газа через слой, позволяет осуществить эффективный межфазовый теплообмен даже несыпучих непсевдоожижающихся зернистых материалов.

Рассмотрены процесс образования ударных струй и их влияние на образование пузырей в пульсирующем слое. При включении дутья нарушается баланс между силой гидродинамического сопротивления, с одной стороны, и силами тяжести, инерции частиц и их сцепления со стенками – с другой. Слой переходит в состояние пульсирующего псевдоожижения, представляющего собой газодисперсную смесь, внутри которой импульсное повышение давления в каком-либо месте распространяется во все стороны в виде волн давления (сжатия). Эти волны являются источником образования ударных струй, сила действия которых в два раза больше, чем при стационарном потоке.

Волны давления в зависимости от скорости движения в газодисперсной системе подразделяются на слабые и сильные. Слабые волны давления движутся со скоростью звука, сильные – распространяются в газодисперсной системе в активной фазе пульсирующего слоя со скоростью, превышающей скорость звука. Особенность сильной волны давления состоит в том, что параметры системы (давление, плотность и др.) изменяются  скачком.

Рассмотрен режим падения слоя в пассивной стадии цикла, который наступает после прекращения действия газового импульса. При этом взвешенный слой зернистого материала, движущийся вверх, переходит в состояние падения, в процессе которого изменяется структура самого слоя.

The structure of pulsed layer is proposed which can be suggested as a state of particulates that is blown by intermittent gas flow with speed which has the force to start material moving. Layer during one cycle is in a suspension, falling down and immobile state resulting in changes of particles arrangement as well as ways of gas flowing through layer. Moreover, it allows carrying out effective interphase heat exchange even adamant real granulation.

The process of formation of impact flows is considered aw well as their influence on formation of air bubbles in pulsed layer. At startup of air blast the balance between the force of hydro-dynamic resistance is broken, on one side, and forces of gravity, particles inertia and their links with walls on the other side. The layer is transferred in the state of pulsed pseudo-fluidization, and presents gas-disperse mixture, inside of which impulse of pressure increasing is spreading to all sides as pressure waves (compression). These waves are the sources of impact flows’ formation, the force of which is two times more than during the stationary flow.

The waves of pressure are divided into weak and strong ones depending on movement velocity within gas-disperse system. Weak waves are moving with a sound speed and strong ones in active phase of pulsed layer are moving over the speed of sound limit within gas-disperse system. The peculiarity of strong wave is that parameters of system (pressure, density and others) are changing in discrete steps.

The article describes the regime of layer’s falling down in the passive stage of cycle, which begins after finishing of gas impulse action. And suspension layer of moving up granular material is transferred in the state of falling resulting in change of the layer structure.

пульсирующий слойструктураударная струяpulsed bedstructurecrushing waveReferencesРасчет расширения слоя дисперсного материала при его импульсном псевдоожижении / А. В. Федоров [и др.] // Прикладная механика и техническая физика. – 2012. – Т. 53, № 3. – С. 105–116.Fedorov, A. V., Fedorchenko, I. A., Vasilishin, M. S., Karpov, A. G., Ivanov, O. S. (2012) Calculation of Bed Extension of Particulates During its Impulse Pseudo-Fluidization. Prikladnaia Mekhanika i Tekhnicheskaia Fizika [Applied Mechanics and Engineering Physics], 53 (3), 105–116 (in Russian).Забродский, С. С. Теплообмен пульсирующего слоя влажного тетрациклина с поверхностью нагрева / С. С. Забродский, И. А. Бокун // Исследование тепло- и массообмена в технологических процессах и аппаратах. – Минск : Наука и техника, 1966. – С. 135–140.Zabrodsky, S. S., Bokun, I. A. (1966) Heat Exchange of Pulsed Bed of Moisty Tetracyclin with the Surface of Heating. Investigation of Heat-Mass Exchange in Technological Processes and Apparatuses. Minsk, Nauka i Tehnika. 135–140 (in Russian).Бокун, И. А. Теплообмен между пульсирующим слоем и пучком погруженных в него труб / И. А. Бокун // Известия АН БССР. Серия физико-энергетических наук. – 1977. – № 2. – С. 37–40.Bokun, I. A. (1977) Heat Exchange Between Pulse Bed and Series of Tubes in It. Izvestiia AN BSSR. Seriia Fiziko-Energeticheskikh Nauk [News of Academy of Science of BSSR. Series of Physical Sciences and Energy], 2, 37–40 (in Russian).Форхгеймер, Ф. Гидравлика / Ф. Форхгеймер. – М.; Л., 1935. – 615 с.Forghgeymer, F. (1935) Hydraulics. ?oscow; Leningrad. 615 p. (in Russian).Torre, C. Die Theorie des Flussbettes / C. Torre // Östern Ing. Z. – 1964. – Vol. 7, No 5.Torre, C. (1964) Die Theorie des Flussbettes. Östern Ing. Z., 7 (5) (German).Абрамович, Г. Н. Прикладная газовая динамика / Г. Н. Абрамович. – М.; Л. : ГИТТЛ, 1951. – 824 с.Abramovich, G. N. (1951) Applied Gas Dynamics. ?oscow; Leningrad: State Publication of Technical and Theoretical Literature. 824 p. (in Russian).Боровский, В. Р. Исследование гидродинамики фонтанирующего слоя полимерного материала / В. Р. Боровский, Л. М. Мишнаевский, Н. А. Шаркова // ТеплофизикаBorovsry, V. R., Mishnaevsky, L. M., Sharkova, N. A. (1971) Investigation of Hydro-dynamics of Spotting Bed of Polymeric Material. Teplofizika i Teplotekhnika [Heat Physics and Heat Engineering]. Kiev, Nauk. Dumka, 19, 80–83 (in Russian).и теплотехника. – Киев : Наук. думка, 1971. – Вып. 19. – С. 80–83.Sou, S. (1971) Hydro-Dynamicsulti-Phase Systems. ?oscow, Mir. 530 p. (in Russian).Соу, С. Гидродинамика многофазных систем / С. Соу. – М. : Мир, 1971. – 530 с.Uollis, G. (1972) One-Dimensional Two-Phase Flow. ?oscow, Mir. 440 p. (in Russian).Уоллис, Г. Одномерные двухфазные течения / Г. Уоллис. – М. : Мир, 1972. – 440 с.Devidson, I. F., Harrison, D. (1965) Pseudo-Fluidization of Solid Particles. ?oscow, Chemistry. 184 p. (in Russian).Дэвидсон, И. Ф. Псевдоожижение твердых частиц / И. Ф. Дэвидсон, Д. Харрисон. – М. : Химия, 1965. – 184 с.Дэвидсон, И. Ф. Псевдоожижение твердых частиц / И. Ф. Дэвидсон, Д. Харрисон. – М. : Химия, 1965. – 184 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.