Hydrodynamics of gas–solid fluidization in tapered beds

Authors


Abstract

Gas–solid fluidization has a wide range of industrial applications like catalytic reactions, combustion, gasification, etc. In a number of these applications, there is particle size reduction during the operation leading to severe entrainment and limitation of operating velocity. The various problems associated with particles of different sizes or changing particles sizes could be overcome by adopting tapered beds in fluidization operation.

In the present investigation, the fluidization phenomenon in tapered beds has been critically assessed through experimental investigations using particles of different sizes and materials and wide range of apex angles of the vessels. The effect of particle size and apex angle on the fluidization behaviour is clearly brought out which has not been reported so far in literature. The importance of compressive force existing in tapered beds is highlighted.

In addition, correlations for all hydrodynamic characteristics, viz. critical fluidization velocity, minimum velocity for full fluidization, maximum velocity for defluidization, peak pressure drop, fluctuation ratio, compressive force, and hysteresis have been developed some of which are proposed for the first time.

Abstract

La fluidisation gaz-solide revêt un vaste éventail d'applications industrielles comme les réactions catalytiques, la combustion, la gazéification, etc. Pour un certain nombre deces applications, il y a une réduction granulométrique durant l'activité menant à un entraînement età une limitation intenses de la vitesse de fonctionnement. Les divers problèmes liés aux particules de dimensions différentes ou aux dimensions de particules changeantes pourraient être surmontésen adoptant les lits coniques dans les activités de fluidisation. Dans le cadre de la présente étude, lephénomène de fluidisation dans les lits coniques a été évalué de façon critique au moyen devérifications expérimentales employant des particules de dimensions et de matières différentes et d'un vaste éventail d'angles de sommet de fluidiseurs. L'effet de la dimension des particules et del'angle des sommets sur le comportement de la fluidisation est nettement mis en évidence, ce quin'a pas été soulevé à venir jusqu'ici dans la documentation. L'importance de la force decompression qui existe dans les lits coniques est mise en évidence. De plus, les corrélations relativement à l'ensemble des caractéristiques hydrodynamiques, c.-à-d. la vitesse de fluidisation critique, la vitesse minimale de fluidisation complète, la vitesse maximale de défluidisation, la chute des pics de pression, le taux de fluctuation, la force de compression et l'hystérésis, ont été élaborées, certaines d'entre elles étant avancées pour la première fois.

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