Vertical jet interaction for variable nozzle distance in a gas-solid fluidization bed

Abstract

[ES] El proyecto fue una serie de experimentos en una cámara de fluidización rectangular con ranuras rectangulares y verticales usando partículas de los tipos B y D de la clasificación de polvos de Geldart. PIV ("Particle image velocimetry"), software de análisis de imágenes y medidas experimentales fueron las técnicas usadas para estudiar el efecto de la distancia entre toberas en jets verticales interactuando, específicamente, en relación a la cantidad de área fluidificada y la altura de penetración. Se ha descubierto que la distancia entre toberas no tiene un gran efecto sobre el área de partículas fluidificadas, por tanto, dos jets interactuando fluidifican la misma área que dos jets aislados ya que se combinan generando un único jet con el doble de tamaño. Por otro lado, el área fluidificada parece ser directamente proporcional a la velocidad del jet; cuando el caudal aumenta, la forma del área fluidificada cambia de forma estrechando en la dirección vertical y ensanchándose a los lados, a la vez que incrementa la cantidad neta de área fluidificada con un máximo en las paredes de la cámara. En cuanto a la interacción entre jets, esta parecía tener un umbral en (L-d_j)/d_j=4.67 y las zonas de partículas muertas entre jets parecían desaparecer cuando estos ineractuaban debido a la circulación de aire entre toberas por la formación de burbujas al fondo de la cámara. La altura de penetración es directamente proporcional a la distancia entre toberas, reduciéndose cuando estas se aproximan y finalmente cero cuando las toberas están en la misma posición. Estos descubrimientos son contrarios a la gran mayoría de modelos que predicen la altura de penetración para jets interactuando, ya que estos no consideran la distancia entre toberas en sus ecuaciones. Los resultados más razonables se dieron en comparación con los modelos de Yates et al., 1995 y Wu y Whiiting, 1987 en la altura de penetración para sistemas de múltiples jets para las partículas tipo B y D, respectivamente, a caudal constate.

[EN] This study was a set of experiments in a rectangular fluidization bed with vertical and rectangular slots using particles type B and D of Geldart's classification of powders. Particle image velocimetry techniques, image analysis software and on-site measures were used to study the effect of the nozzle distance on vertical interacting jets, specifically, the amount of area of the bed fluidized and the jet penetration height. It was found that the nozzle distance does not significantly affect the area of particles fluidized, hence, two interacting jets fluidize the same area as two isolated jets because the coalescence of jets forms a single larger jet of double the size. On the other hand, the area fluidized seems to be directly proportional to the jet velocity; as the flow rate increases, the shape of the area fluidized modifies shrinking from the top and expanding to the sides, also increasing the total area fluidized with a maximum in the bed wall dimensions. The bed appeared to have a threshold for jet interaction at (L-d_j)/d_j=4.67 and the dead-zones between jets seemed to disappear in an interacting situation because of circulation of air between the nozzles due to large bubbles forming at the bottom of the bed. The jet penetration height was directly proportional to the distance between jets, reducing as the nozzles become nearer and eventually being zero when both nozzles are in the same position. These findings are contrary to most of the models for jet penetration height for interacting jets, as they do not take the distance between nozzles in consideration. Sensible results were found in comparison with the correlations of Yates et al., 1995 and Wu and Whiting, 1987 on the jet penetration height of multiple jet systems for particles type B and D, respectively, with constant flow rate.