Ispitivanje fluidizacionih karakteristika polidisperznih smeša nesferičnih čestica
2014
Authors
Đuriš, MihalContributors
Grbavčić, ŽeljkoPejanović, Srđan
Bošković-Vragolović, Nevenka
Radoičić-Kaluđerović, Tatjana
Arsenijević, Zorana
Doctoral thesis (Published version)
Metadata
Show full item recordAbstract
Sistemi koji obuhvataju interakcije fluid-čestice nalaze široku primenu u
različitim procesima. Jedan od najšire primenjenih sistema fluid-čestice u industriji je
fluidizovani sloj čestica. Sistemi sa fluidizovanim slojem čestica primenjuju se u
različitim granama industrije kao što su: separacija i klasifikacija čestica, adsorpcija,
jonska izmena, katalitički kreking, operacijama u hidrometalurgiji, operacijama prerade
otpadnih voda. Periodično ispiranje peščanih filtera je jedna od najšire primenjenih
sistema fluidizovanog sloja čestica sa tečnošću.
U okviru ovog rada primenjene su različite metode za karakterizaciju veličine i
oblika nesferičnih polidisperznih smeša kvarcnog peska. Na osnovu dobijenih rezultata
predložene su korelacione jednačine za određivanje ekvivalentnih prečnika čestica i
faktora oblika. Za određivanje sferičnosti korišćenje su različite metode: metoda na
osnovu eksperimentalnog određivanja pada pritiska u pakovanom sloju čestica i metoda
bazirana n...a određivanju brzine taloženja nesferičnih čestica.
Karakterizacija čestica peska razdvojenih po visini fluidizovanog sloja tokom
fluidizacije polidisperzne smeše vršena je korišćenjem softverskog paketa SigmaScan
(Image Analysis).
U programu Sigma Scan obrađene su skenirane slike čestica upoređivanjem sa
prethodno zadatim referentnim sistemom. Na osnovu obrade skenirane slike, kao izlazni
podaci dobijaju se karakteristične veličine snimljenih čestica: veličina čestica
(projektovani prečnik), faktor oblika čestica (odnosno dvodimenzione projekcije
čestica), projektovana površina čestica, zapremina čestica, kao i broj snimljenih čestica.
Na osnovu ovih podataka formirane su krive frakcione i kumulativne raspodele
veličina čestica peska pre i tokom fluidizacije na osnovu čega se dobija jasna slika o
segregacije čestica do koje dolazi tokom fluidizacije. Razdvajanje slojeva tokom
fluidizacije izvršeno je hidrauličkom klasifikacijom materijala.
Pokazano je da se raspodela veličine čestica frakcija peska približno pokorava
normalnom zakonu raspodele, koji može da se opiše Gaus-ovom jednačinom. Analizom
raspodele veličine čestica sa vrha i sa dna sloja određeno je da će do segregacije čestica
po veličini doći kada je odnos većih i manjih čestica u populaciji dR=dv/dm>1.5...
The systems involving fluid-particle interaction are widely used in different
industrial processes. One of the most widespread fluid-particle systems is fluidized bed
of particles. Fluidized beds are used in many applications, such as solids separation and
classification, adsorption, ion exchange, catalytic cracking, hydrometallurgical
operations, wastewater treatment etc. The periodic back-washing of down flow granular
filters, especially sand filters is one of the widest uses of liquid fluidized beds .
Different methods for particle characterization were applied to the polydisperse
sets of particles of quartz filtration sand in order to derive the correlations between
equivalent diameters, sphericity and 2D shape factor. For the determination of sphericity
using different methods, the following characteristics of the particles were experimentally
determined: pressure drop of the packed bed of particles, terminal velocity of the particles
and porosity at minimal fluidizatio...n. The sphericities obtained were critically evaluated
and the best method for particle characterization was proposed.
Size distribution of sand particles for fractions obtained by sieving follows
approximately modified normal (Gaussian) distribution with respect to the projected
particle diameter, while the shape factor decreases linearly with the increase in the
projected particle diameter. Expansion of sand particles during fluidization follows
Richardson-Zaki relationship. Intercept velocity, i.e. extrapolated value of fluid
superficial velocity at =1 on the plot log(U) vs. log(), agree quite well with the
experientaly determined mean free settling velocity of the cloud of about 30 randomly
selected particles. During fluidization the beds were hydraulicaly separated into 10 subfractions
which were subsequently analyzed. The results indicate that the bed is partially
segregated for the fraction dp=0.75-1.25 mm during the fluidization at overall bed
expansion of 35% since the smallest particles were concentrated at the top, while the
largest particles were concentrated in the bottom zone. In the remaining part of the bed
(about 80% of the total mass) the particles are well mixed. Similar experiments were
performed with sand mixtures dp=1.60-2.00 mm, dp=1.40-2.00 mm, dp=1.166-2.00 mm...
Keywords:
fluidizacija / fluidization / espansion / characterization / shape factor / segregation / porosity / frequency of collisions / particle circulation / ekspanzija / poroznost / karakterizacija čestica / faktor oblika / segregacija / frekvencija sudara / cirkulacija česticaSource:
Универзитет у Београду, 2014Publisher:
- Универзитет у Београду, Технолошко-металуршки факултет
Funding / projects:
- The development of efficient chemical-engineering processes based on the transport phenomena research and process intensification principles (RS-MESTD-Basic Research (BR or ON)-172022)
URI
http://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=3689https://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:12500/bdef:Content/download
http://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=45874703
http://nardus.mpn.gov.rs/123456789/6363
https://cer.ihtm.bg.ac.rs/handle/123456789/2528
Collections
Institution/Community
IHTMTY - THES AU - Đuriš, Mihal PY - 2014 UR - http://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=3689 UR - https://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:12500/bdef:Content/download UR - http://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=45874703 UR - http://nardus.mpn.gov.rs/123456789/6363 UR - https://cer.ihtm.bg.ac.rs/handle/123456789/2528 AB - Sistemi koji obuhvataju interakcije fluid-čestice nalaze široku primenu u različitim procesima. Jedan od najšire primenjenih sistema fluid-čestice u industriji je fluidizovani sloj čestica. Sistemi sa fluidizovanim slojem čestica primenjuju se u različitim granama industrije kao što su: separacija i klasifikacija čestica, adsorpcija, jonska izmena, katalitički kreking, operacijama u hidrometalurgiji, operacijama prerade otpadnih voda. Periodično ispiranje peščanih filtera je jedna od najšire primenjenih sistema fluidizovanog sloja čestica sa tečnošću. U okviru ovog rada primenjene su različite metode za karakterizaciju veličine i oblika nesferičnih polidisperznih smeša kvarcnog peska. Na osnovu dobijenih rezultata predložene su korelacione jednačine za određivanje ekvivalentnih prečnika čestica i faktora oblika. Za određivanje sferičnosti korišćenje su različite metode: metoda na osnovu eksperimentalnog određivanja pada pritiska u pakovanom sloju čestica i metoda bazirana na određivanju brzine taloženja nesferičnih čestica. Karakterizacija čestica peska razdvojenih po visini fluidizovanog sloja tokom fluidizacije polidisperzne smeše vršena je korišćenjem softverskog paketa SigmaScan (Image Analysis). U programu Sigma Scan obrađene su skenirane slike čestica upoređivanjem sa prethodno zadatim referentnim sistemom. Na osnovu obrade skenirane slike, kao izlazni podaci dobijaju se karakteristične veličine snimljenih čestica: veličina čestica (projektovani prečnik), faktor oblika čestica (odnosno dvodimenzione projekcije čestica), projektovana površina čestica, zapremina čestica, kao i broj snimljenih čestica. Na osnovu ovih podataka formirane su krive frakcione i kumulativne raspodele veličina čestica peska pre i tokom fluidizacije na osnovu čega se dobija jasna slika o segregacije čestica do koje dolazi tokom fluidizacije. Razdvajanje slojeva tokom fluidizacije izvršeno je hidrauličkom klasifikacijom materijala. Pokazano je da se raspodela veličine čestica frakcija peska približno pokorava normalnom zakonu raspodele, koji može da se opiše Gaus-ovom jednačinom. Analizom raspodele veličine čestica sa vrha i sa dna sloja određeno je da će do segregacije čestica po veličini doći kada je odnos većih i manjih čestica u populaciji dR=dv/dm>1.5... AB - The systems involving fluid-particle interaction are widely used in different industrial processes. One of the most widespread fluid-particle systems is fluidized bed of particles. Fluidized beds are used in many applications, such as solids separation and classification, adsorption, ion exchange, catalytic cracking, hydrometallurgical operations, wastewater treatment etc. The periodic back-washing of down flow granular filters, especially sand filters is one of the widest uses of liquid fluidized beds . Different methods for particle characterization were applied to the polydisperse sets of particles of quartz filtration sand in order to derive the correlations between equivalent diameters, sphericity and 2D shape factor. For the determination of sphericity using different methods, the following characteristics of the particles were experimentally determined: pressure drop of the packed bed of particles, terminal velocity of the particles and porosity at minimal fluidization. The sphericities obtained were critically evaluated and the best method for particle characterization was proposed. Size distribution of sand particles for fractions obtained by sieving follows approximately modified normal (Gaussian) distribution with respect to the projected particle diameter, while the shape factor decreases linearly with the increase in the projected particle diameter. Expansion of sand particles during fluidization follows Richardson-Zaki relationship. Intercept velocity, i.e. extrapolated value of fluid superficial velocity at =1 on the plot log(U) vs. log(), agree quite well with the experientaly determined mean free settling velocity of the cloud of about 30 randomly selected particles. During fluidization the beds were hydraulicaly separated into 10 subfractions which were subsequently analyzed. The results indicate that the bed is partially segregated for the fraction dp=0.75-1.25 mm during the fluidization at overall bed expansion of 35% since the smallest particles were concentrated at the top, while the largest particles were concentrated in the bottom zone. In the remaining part of the bed (about 80% of the total mass) the particles are well mixed. Similar experiments were performed with sand mixtures dp=1.60-2.00 mm, dp=1.40-2.00 mm, dp=1.166-2.00 mm... PB - Универзитет у Београду, Технолошко-металуршки факултет T2 - Универзитет у Београду T1 - Ispitivanje fluidizacionih karakteristika polidisperznih smeša nesferičnih čestica UR - https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_6363 ER -
@phdthesis{ author = "Đuriš, Mihal", year = "2014", abstract = "Sistemi koji obuhvataju interakcije fluid-čestice nalaze široku primenu u različitim procesima. Jedan od najšire primenjenih sistema fluid-čestice u industriji je fluidizovani sloj čestica. Sistemi sa fluidizovanim slojem čestica primenjuju se u različitim granama industrije kao što su: separacija i klasifikacija čestica, adsorpcija, jonska izmena, katalitički kreking, operacijama u hidrometalurgiji, operacijama prerade otpadnih voda. Periodično ispiranje peščanih filtera je jedna od najšire primenjenih sistema fluidizovanog sloja čestica sa tečnošću. U okviru ovog rada primenjene su različite metode za karakterizaciju veličine i oblika nesferičnih polidisperznih smeša kvarcnog peska. Na osnovu dobijenih rezultata predložene su korelacione jednačine za određivanje ekvivalentnih prečnika čestica i faktora oblika. Za određivanje sferičnosti korišćenje su različite metode: metoda na osnovu eksperimentalnog određivanja pada pritiska u pakovanom sloju čestica i metoda bazirana na određivanju brzine taloženja nesferičnih čestica. Karakterizacija čestica peska razdvojenih po visini fluidizovanog sloja tokom fluidizacije polidisperzne smeše vršena je korišćenjem softverskog paketa SigmaScan (Image Analysis). U programu Sigma Scan obrađene su skenirane slike čestica upoređivanjem sa prethodno zadatim referentnim sistemom. Na osnovu obrade skenirane slike, kao izlazni podaci dobijaju se karakteristične veličine snimljenih čestica: veličina čestica (projektovani prečnik), faktor oblika čestica (odnosno dvodimenzione projekcije čestica), projektovana površina čestica, zapremina čestica, kao i broj snimljenih čestica. Na osnovu ovih podataka formirane su krive frakcione i kumulativne raspodele veličina čestica peska pre i tokom fluidizacije na osnovu čega se dobija jasna slika o segregacije čestica do koje dolazi tokom fluidizacije. Razdvajanje slojeva tokom fluidizacije izvršeno je hidrauličkom klasifikacijom materijala. Pokazano je da se raspodela veličine čestica frakcija peska približno pokorava normalnom zakonu raspodele, koji može da se opiše Gaus-ovom jednačinom. Analizom raspodele veličine čestica sa vrha i sa dna sloja određeno je da će do segregacije čestica po veličini doći kada je odnos većih i manjih čestica u populaciji dR=dv/dm>1.5..., The systems involving fluid-particle interaction are widely used in different industrial processes. One of the most widespread fluid-particle systems is fluidized bed of particles. Fluidized beds are used in many applications, such as solids separation and classification, adsorption, ion exchange, catalytic cracking, hydrometallurgical operations, wastewater treatment etc. The periodic back-washing of down flow granular filters, especially sand filters is one of the widest uses of liquid fluidized beds . Different methods for particle characterization were applied to the polydisperse sets of particles of quartz filtration sand in order to derive the correlations between equivalent diameters, sphericity and 2D shape factor. For the determination of sphericity using different methods, the following characteristics of the particles were experimentally determined: pressure drop of the packed bed of particles, terminal velocity of the particles and porosity at minimal fluidization. The sphericities obtained were critically evaluated and the best method for particle characterization was proposed. Size distribution of sand particles for fractions obtained by sieving follows approximately modified normal (Gaussian) distribution with respect to the projected particle diameter, while the shape factor decreases linearly with the increase in the projected particle diameter. Expansion of sand particles during fluidization follows Richardson-Zaki relationship. Intercept velocity, i.e. extrapolated value of fluid superficial velocity at =1 on the plot log(U) vs. log(), agree quite well with the experientaly determined mean free settling velocity of the cloud of about 30 randomly selected particles. During fluidization the beds were hydraulicaly separated into 10 subfractions which were subsequently analyzed. The results indicate that the bed is partially segregated for the fraction dp=0.75-1.25 mm during the fluidization at overall bed expansion of 35% since the smallest particles were concentrated at the top, while the largest particles were concentrated in the bottom zone. In the remaining part of the bed (about 80% of the total mass) the particles are well mixed. Similar experiments were performed with sand mixtures dp=1.60-2.00 mm, dp=1.40-2.00 mm, dp=1.166-2.00 mm...", publisher = "Универзитет у Београду, Технолошко-металуршки факултет", journal = "Универзитет у Београду", title = "Ispitivanje fluidizacionih karakteristika polidisperznih smeša nesferičnih čestica", url = "https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_6363" }
Đuriš, M.. (2014). Ispitivanje fluidizacionih karakteristika polidisperznih smeša nesferičnih čestica. in Универзитет у Београду Универзитет у Београду, Технолошко-металуршки факултет.. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_6363
Đuriš M. Ispitivanje fluidizacionih karakteristika polidisperznih smeša nesferičnih čestica. in Универзитет у Београду. 2014;. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_6363 .
Đuriš, Mihal, "Ispitivanje fluidizacionih karakteristika polidisperznih smeša nesferičnih čestica" in Универзитет у Београду (2014), https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_6363 .