Псевдоожижение
Псевдоожиже́ние, гидромеханический процесс взаимодействия твёрдых частиц с восходящим потоком газа (жидкости), при котором твёрдые частицы приобретают подвижность относительно друг друга за счёт восприятия энергии потока. Псевдоожижение приводит к образованию системы, в которой твёрдые частицы зернистого материала находятся во взвешенном состоянии, – псевдоожиженного (т. н. кипящего) слоя. Псевдоожиженный слой создаётся при достижении восходящим потоком скорости, называемой скоростью начала псевдоожижения (первая критическая скорость псевдоожижения); разрушается при достижении потоком скорости уноса (вторая критическая скорость псевдоожижения), когда частицы начинают выноситься из слоя и его однородность нарушается; обладает свойствами, близкими к свойствам жидкости (приобретает текучесть; принимает форму аппарата, в котором находится; обладает вязкостью; на погружённые в него тела действует сила Архимеда; смежные псевдоожиженные слои ведут себя как сообщающиеся сосуды). Поскольку масса псевдоожиженного слоя не изменяется, его сопротивление потоку во всём диапазоне скоростей псевдоожижения остаётся неизменным.
Псевдоожижение используют для проведения разнообразных физических и химических процессов, в которых необходим эффективный контакт между газовой средой и развитой поверхностью дисперсного твёрдого материала. К таким процессам относятся: каталитические реакции, в которых частицы твёрдого катализатора псевдоожижаются потоком реагентов; обжиг различных твёрдых раздробленных материалов (руд) потоком горячих газов; нагревание, охлаждение и сушка дисперсных материалов потоками газов; процессы адсорбции, кристаллизации, механические процессы смешения дисперсных материалов и т. д.
Широкое использование аппаратов с псевдоожиженными слоями в промышленном производстве объясняется такими свойствами, как выравнивание полей температур и концентраций компонентов в объёме аппаратов; максимальное развитие поверхности взаимодействия между ожижающим агентом и зернистыми материалами (поверхность фазового контакта); незначительное гидравлическое сопротивление слоя во всём диапазоне скоростей псевдоожижения; возможность транспортировки зернистых материалов в псевдоожиженном состоянии; простота конструктивного оформления технологических аппаратов с псевдоожиженными слоями и возможность автоматизации их работы.
Наряду с перечисленными достоинствами, псевдоожиженным слоям свойственны некоторые недостатки: уменьшение движущей силы процесса, вызванное выравниванием концентрационных и температурных полей; возможность проскока газа без достаточного контакта с твёрдым материалом; возможность эрозионного изнашивания при трении твёрдых частиц о стенки аппарата; возникновение электростатических зарядов при трении диэлектрических частиц друг о друга; необходимость дополнительной установки мощных газоочистных устройств и др.