Практические основы движения материалов в сосудах

При гидравлическом течении движущийся материал разрыхляется до своей насыпной плотности, возникают горизонтальные распорные усилия на стенки, уменьшающие вертикальное давление на дно сосуда. Для создания реакторов, в которых бы преобладало гидравлическое течение материала, необходимо использовать приведенные выше законы движения сыпучих тел.

Еще в 1931 г. И. И. Петри и Л. М. Хавкин в своих опытах обратили внимание на то, что при нормальном течении песка над выходным отверстием сосуда образуется расширяющаяся кверху струя движущегося материала. По их наблюдениям, расширение струи в зависимости от физических свойств песка составляет 5—10% на каждую сторону. На некоторой высоте от отверстия поперечник движущейся струи удваивается. Таким образом, если в днище сосуда создать несколько равномерно распределенных отверстий диаметром 0,5 м и суммарной площадью, например, вчетверо меньшей поперечного сечения сосуда, то на высоте 3,33 м от днища эти струи сольются и займут все поперечное сечение сосуда. Выше этого места в сосуде возможно только гидравлическое равномерное течение материала.

Чем меньше отношение между поперечниками сосуда и выпускного отверстия, тем ближе к отверстию устанавливается зона гидравлического течения материала. Естественно, что размер выпускного отверстия должен быть больше критического для данного материала, соответствующего его физическим свойствам. С другой стороны, слишком большой размер выпускного отверстия приводит к тому, что оно используется не полностью и материал в нем также движется в виде вертикальных столбов, расположенных над разгрузочными скребками, ножами или выходными отверстиями питателей.

Реакторы непрерывного действия всегда доверху заполнены смесью, влажность которой по мере опускания уменьшается с 7—9 до 3—3,5% вследствие затраты части влаги на гидратацию извести и испарения воды за счет выделяющегося при этом тепла. Влажная смесь падает в реактор с небольшой высоты и поэтому мало уплотняется. Вследствие того что в процессе движения смеси происходит гидратация извести, смесь не схватывается и поступает к разгрузочному устройству реактора в относительно рыхлом состоянии, характерном для гидравлического движения сыпучего материала.

В случае применения схватывающихся в процессе гидратации вяжущих, в состав которых входит известь, последнюю обычно предварительно гасят, а песок при этом, если его влажность велика, подсушивают любым способом, в том числе и негашеной известью. При использовании гидратной извести также в ряде случаев требуется подсушка песка. Затем сухое вяжущее и подсушенный в случае необходимости песок смешивают в заданной пропорции непосредственно перед формованием сырца. Известь или известково-кремнеземистое вяжущее гидратируют в смеси с влажным песком.