1st - Fluidization is a process in which solids are caused to behave like fluid by blowing gas or liquid upwards through the solid-filled reactor. The behavior of a bed of particles within the reactor during the process is very complex and difficult to predict. To make sure that a fluidized bed reactor is optimally efficient, normally a pilot model of the proposed reactor is made and tested before an actual reactor is built. Alternatively, a mathematical model can be used to investigate performance of the planned reactor. Physical modeling using a pilot reactor can be expensive, time consuming, and its accuracy may suffer from scaling problems. On the other hand, mathematical modeling is economical, convenient, but accuracy of the performance prediction is the primary concern.
تعريف التميع
أولاً - التميع هو عملية جعل أي مادة صلبة تتَصَرُّف مثل المائع بواسطة ضخ الغازِ أَو السائلِ إلى أعلى خلال المفاعلِ الممتلئِ بالمادة الصلبِة. إنّ سلوكَ جزيئات المهد داخل المفاعلِ أثناء العمليةِ معقّد وصعبُ جداً أَنْ يَتوقّعَ. للتَأْكد من ان مفاعل المهد المميعِ كفوءُ بشكل مثالي، عادة يتم عمل نموذج تجريبي مِنْ المفاعلِ المُقتَرَحِ ويُختَبرُ قبل ان يُبْنَى المفاعل. بدلاً عن ذلك , النموذج الرياضي يمكن أن يُستَعملَ لتَحرّي أداءِ المفاعلِ المُخَطَّطِ تنفيذه . إستعمال النموذج الطبيعيِ للمفاعل التجريبي يُمكنُ أَنْ يَكُونَ غاليَ، و يستهلك الوقت، ودقته قَدْ تَعاني مِنْ مشاكلِ القيَاْس . من الناحية الأخرى، النموذج الرياضي إقتصاديُ ومناسب، لكن دقةَ تنبؤِ الأداءَ هى الاهتمام الأساسيُ.
2nd - Fluidization is a process whereby a bed of solid particles is transformed into something closely resembling a liquid. This is achieved by pumping a fluid, either a gas or a liquid, upwards through the bed at a rate that is sufficient to exert a force on the particles that exactly counteracts their weight; in this way, instead of a rigid structure held in place by means of gravity-derived contact forces, the bed acquires fluid-like properties, free to flow and deform, with the particles able to move relatively freely with respect to one another.
ثانيا - التميع هو عملية حيث الجزيئاتِ الصلبةِ للمهد المميع تتحوّلُ إلى شيءِ يَشْبهُ المائع فى خواصه. وهذا يتم بضخّ المائع , غاز أَو سائل، إلى أعلى خلال المهدِ بنسبة كافيُة للتاثير بقوة على الجزيئاتِ التي تعادل وزنَهم بالضبط؛ بهذه الطريقة، يَكتسبُ المهد َ صفات شبيههَ بالمائع، يصبح المهد حر الحركة والتَدَفُّق وقايل للتَشويه والتشكيل , وتكون الجزيئاتِ قادرة على التَحَرُّك نسبياً بحرية بالنسبة لبعضها البعض.
Applications
Physical processes:
1- Heat exchange
2- Drying
3- Coating
4- Granulation
5- Gas purification via adsorption
Physical processes, which use fluidized beds, include drying, mixing, granulation, and coating, heating and cooling. All these processes take advantage of the excellent mixing capabilities of the fluid bed. Good solids mixing gives rise to good heat transfer, temperature uniformity and ease of process control. One of the most important applications of the fluidized bed is to the drying of solids. Fluidized beds are currently used commercially for drying such materials as crushed minerals, sand, polymers, pharmaceuticals, fertilizers and crystalline products.
التطبيقات
العمليات الفيزيائية
1 - تبادل الحرارةِ
2 - التَجفيف
3 - الطلاء
4 - التحبيب ( تحويل الجزيئات الكبيرة الى جزيئات صغيرة)
5 - تنقية الغازِ عن طريق التكثيفِ
العمليات الفيزيائية، التي تَستعملُ المهود المميعة، تَتضمّنُ التَجفيف، الخَلْط، التحبيب، والطلاء، التدفئة والتبريد. كُلّ هذه العملياتِ تَستغلُّ قابلية الخَلْط الممتازةِ للمهد المميع. الخلط الجيد للمواد الصلبة يَعطي الإرتفاعَ فى انقالِ الحرارةِ الجيدِ وانتظام درجةِ الحرارة وسهولةِ التحكم فى العمليةِ. إحدى أهم تطبيقاتِ المهد المميه هو تَجفيف المواد الصلبةِ. المهود المميهه تَستعملُ حالياً بشكل تجاري للتَجفيف مثل هذه الموادِ كمعادنَ مسحوقة، رمل، مركبات كيميائية، مواد صيدلانية، مخصّبات ومُنتَجات بلّورية.
Chemical processes:
1- Fluid Catalytic Cracking (FCC)
2- Polymerization of olefins (ethylene, propylene)
3- Silicon production
4- Coal / biomass / waste combustion
5- Coal / biomass / waste gasification
Chemical processes
The gas-fluidized bed is a good medium in which chemical reactions involving a gas and a solid are carried out. Advantages of the fluidized bed for chemical reaction include:
• The gas-solids contacting is generally good.
• The excellent solids circulation within the bed promotes good heat transfer between bed particles, fluidizing gas in the bed and heat transfer surface immersed in the bed. This gives rise to near isothermal conditions.
• The good heat transfer also gives rise to ease in control of the reaction [7].
العمليات الكيميائية
المهد المميه الغازى هو وسط جيد الذي فيه تحدث تفاعلات كيمياوية متَتضمّنُة الغاز و الصلب. فوائد المهد المميه للتفاعل الكيمياوي تَتضمّنُ:
• الاتصال بين المواد الصلبة والغازية عموما جيد.
• توزيع المواد الصلبةِ الممتازِ ضمن المهد يعزز نقلِ الحرارةِ الجيدِ بين جزيئاتِ المهد والغاز المميع في المهدِ وسطح انتقال الحرارة المغمور في المهدِ. هذا يُسبّب قُرْب ظروف تساوى الحرارةِ.
• نقل الحرارةِ الجيدِ يُسبّبُ السهولةِ فى التحكم فى التفاعل
Nuclear reactors
The nuclear energy is suffering from the lack of public acceptance everywhere mainly due to the issues relating to reactor safety, economy and nuclear waste. The Fluidized Bed Nuclear Reactor (FBNR) concept has addressed these issues and tried to resolve such problems. The FBNR is small, modular and simple in design contributing to the economy of the reactor. It has inherent safety and passive cooling characteristics. Its spent fuel being small spherical elements which may not be considered as nuclear waste, and can be directly used as a source of radiation for applications in industry and agriculture resulting in reduced environmental impact .
المفاعلات النووية
إنّ الطاقة النوويةَ تَعاني مِنْ قلةِ القبولِ العامِّ في كل مكان بشكل رئيسي بسبب القضايا المَتعلّقُة بأمانِ المفاعلِ وإلاقتصادِ والنفاية النوويةِ. مفهوم المفاعل النووي ذو المهد المميه (إف بي إن آر) خاطبَ هذه القضايا وحاولَ اعادة حلّ مثل هذه المشاكلِ. إنّ المفاعلَ النووي ذو المهد المميه صغيرُ ومعيارى وبسيط في التصميمِ مما يُساهمُ في إقتصادياتِ المفاعلِ. لَهُ أمانُ متأصّلُ وخصائصُ تَبريد كامنهِ. وقوده المستهلك يَكُونَ عناصرَ كرويةَ صغيرةَ التي قَدْ لا تُعتَبرُ كنفاية نووية، ويُمْكِنُ أَنْ تُستَعملَ مباشرة كمصدر للإشعاعِ للتطبيقاتِ في الصناعةِ والزراعةِ مما يؤدى إلى تأثيرِ بيئيِ منخفّضِ.
The advantages of fluidized beds
• Liquid like behavior, easy to control and automate.
• Rapid mixing, uniform temperature and concentrations.
• Resists rapid temperature changes, hence responds slowly to changes in operating conditions and avoids temperature runaway with exothermic reactions.
• Circulate solids between fluidized beds for heat exchange.
• Applicable for large or small scale operations.
• Heat and mass transfer rates are high, requiring smaller surfaces.
فوائد المهود المميعة
• السلوك مثل المائعِ، سهل فى التحكم والأَتْمَتَة.
• الخَلْط السريع، انتظام درجة الحرارة وتتركيزاتها.
• يُقاومُ التغييراتَ السريعةِ فى درجةِ الحرارة ،ُّ لِذلك يستجيب ببطئ للتَغْيير في ظروف التشغيل ويَتفادى هروب درجةِ الحرارة بردودِ الأفعال الحراريةِ.
• يُوزّعُ المواد الصلبةَ بين المهود المميعة لتبادلِ الحرارةِ.
• قابل للتطبيق للعمليات الكبيرةِ أَو عملياتِ على نطاق ضيقِ.
• معدل انتقال الحرارة والكتلة كبير،و يَتطلّبُ سطوحَ أصغرَ
The disadvantages of fluidized beds
• Bubbling beds of fine particles are difficult to predict and are less efficient.
• Rapid mixing of solids causes non-uniform residence times for continuous flow reactors.
• Pipe and vessel walls erode due to collisions by particles.
أضرار المهود المميعة
• الفقاعات داخل المهد الذى فيه الجزيئاتِ الرفيعةِ صعب التَوَقُّع بمكان حدوثها داخل المهد وتكون أقل كفاءة.
• يسبّبُ الخَلْط السريع للمواد الصلبةِ حدوث سكون لحظى غير منتظم للجزيئات عديد من المرات فى المفاعلاتِ ذات التدفقِ المستمر.
• تُتآكلُ جدران الانبوب والبوتقة بسبب إلاصطداماتِ بالجزيئاتِ
المشاركات
