Transient heating and cooling of cocurrent three-phase fluidized beds

Authors

  • B. P. A. Grandjean,

    1. Department of Chemical Engineering, Ecole Polytechnique de Montréal, C. P. 6079 Succ. A, Montréal (Québec) H3C 3A7
    Current affiliation:
    1. Departement de Génie Chimique, Faculté des sciences et de génie, Université Laval, Québec, Canada GiK 7P4
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  • P. J. Carreau,

    1. Department of Chemical Engineering, Ecole Polytechnique de Montréal, C. P. 6079 Succ. A, Montréal (Québec) H3C 3A7
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  • J. Paris

    1. Department of Chemical Engineering, Ecole Polytechnique de Montréal, C. P. 6079 Succ. A, Montréal (Québec) H3C 3A7
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Abstract

The thermal transient behaviour of three-phase fluidized beds have been investigated for a liquid viscosity ranging from 35 to 75 mPa · s. For the operating conditions used in this study, a 6 mm glass particle bed was found to have a thermal response similar to that of a fixed bed. The transient responses, which were not significantly affected by gas sparging, were, however, faster for heating than for cooling. This result has been analyzed from a model assuming liquid plug flow through stationary particles using combined free and forced convection correlations for heat transfer around the particles. Different correlations are then proposed to predict the contribution of natural convection to the liquid-to-particle heat transfer in heating and cooling modes. The effect of gas sparging was found to strongly affect The 2.0 mm particle bed responses but only moderately the 3.9 mm bed responses. These responses were analyzed using axial dispersion models for the liquid and solid phases. For the 3.9 mm particle bed, the axial dispersion coefficient of the solids, EZS, was found to be of the same order of magnitude as that of the liquid coefficient, EZL. However, the value of Ezs for the 2 mm particle bed was found to be five times that of EZL.

Abstract

On a étudié le comportement thermique transitoire d'un lit fluidisé triphasique mettant en oeuvre un liquide de viscosité variant entre 35 et 75 mPa · s. Dans ce travail, les lits de particules de verre de 6 mm, ont montré un comportement similaire á celui d'un lit fixe. De plus on a observé que les réponses du lit n'étaient pas affectées par le bullage du gaz et qu'elles étaient plus rapides en chauffage qu'en refroidissement. On a interprété ces différences en introduisant des effets mixtes de convection naturelle et de convection forcée autour des particules. Chacune de ces contributions au transfert de chaleur a été quantifiée. Pour les expériences conduites respectivement avec des particules de 3.9 et 2.0 mm, le bullage du gaz avait des effets respectivement modérés et importants. Les réponses thermiques ont été analysées en décrivant les mélanges des phases liquide et solide par les modèles de dispersion axiale. Pour les lits de particules de 3.9 mm, les valeurs du coefficient de dispersion axiale du solide (Ezs) obtenues par régression, sont du mécme ordrede grandeur que celles du coefficient de dispersion du liquide, EZL. Pour les particules de 2.0 mm, les valeurs de Ezs sont approximativement 5 fois celles de EZL.

Ancillary