Characterization of gas fluidized beds of group C, A and B particles based on pressure fluctuations

Authors

  • Dingrong Bai,

    1. Department of Chemical and Bio-Resource Engineering, University of British Columbia, 2216 Main Mall, Vancouver, BC V6T 1Z4, Canada
    Current affiliation:
    1. Natural Gas Technologies Center Inc., 1350 Nobel Street, Boucherville, QC, J4B 5H3
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  • John R. Grace,

    Corresponding author
    1. Department of Chemical and Bio-Resource Engineering, University of British Columbia, 2216 Main Mall, Vancouver, BC V6T 1Z4, Canada
    • Department of Chemical and Bio-Resource Engineering, University of British Columbia, 2216 Main Mall, Vancouver, BC V6T 1Z4, Canada
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  • Jing-Xu Zhu

    1. Department of Chemical and Biochemical Engineering, University of Western Ontario, London, ON N6A 5B9, Canada
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Abstract

Pressure fluctuation data were obtained with a quick response transducer at a sampling frequency of 100 Hz for periods of 100 s (i.e. 10,000 points) in order to characterize the gas-solid flow behaviour of fluidized beds of six powders. For beds of Geldart group B and group A particles, the occurrence and movement of bubbles caused vigourous pressure fluctuations of relatively large scale and weak dominant frequency. For beds of group C particles, on the other hand, pressure fluctuations were significantly smaller in scale and exhibited large dominant frequencies, with no clear formation of bubbles. The standard deviation of pressure fluctuations was markedly higher for the group A particles than for the group C powders. Group C particles could be characterized by gas voids and channels which exhibit periodic behavior, while beds of group A and B particles behaved in a less periodic manner and were dominated by more random and intensive bubble motion. Chaotic time series analysis was carried out for the six different species of particles. The Hurst exponent demonstrated differences between the three different powder groups. The two-phase character of gas-solids flow was more distinguishable for the group B and A powders than for the group C powders.

Abstract

Des données de fluctuation de pression ont été obtenues avec un capteur à une fréquence d'échantillonnage de 100 Hz pour des périodes de 100 s (soit 10,000 points) dans le but de caractériser le comportement d'écoulement gaz-solides de lits fluidisés de six poudres. Pour les lits de particules du groupe B et du groupe A de Geldart, l'apparition et le mouvement des bulles entraînent de vigoureuses fluctuations de pression à une échelle relativement grande et une fréquence dominante relativement faible. Par ailleurs, pour les lits de particules du groupe C, les fluctuations de pression ont une échelle considérablement plus petite et montrent de larges fréquences dominantes, avec une formation de bulles qui n'est pas claire. L'écart type des fluctuations de pression était nettement plus grand pour les particules du groupe A que pour les poudres du groupe C. Les particules du groupe C pourraient être caractérisées par des vides et des canaux de gaz qui montrent un comportement périodique, tandis que les lits de particules des groupes A et B se comportement d'une manière moins périodique et sont dominés par un déplacement des bulles plus aléatoire et intense. Une analyse par séries temporelles chaotiques a été effectuée pour les six espèces de particules. L'exposant de Hurst démontre des différences entre les trois groupes de poudres différents. Le caractère biphasique de l'écoulement gaz-solides est davantage marqué pour les poudres des groupes A et B que pour les poudres du groupe C.

Ancillary