Was ist ein Fließbett?
Ein Fließbett ist eine Mischung aus festen Partikeln zusammen mit Gas, Flüssigkeit oder Luft, die häufig von unten freigesetzt werden. Die Mischung verhält sich im Allgemeinen wie eine Flüssigkeit unter dem Druck des Mediums, das während des Prozesses zugesetzt wird. Typischerweise fließt die suspendierte Substanz als Flüssigkeit mit Schwerkraft und kann auch mit Flüssigkeitspumpen bewegt werden. Kohlekraftwerke verwenden häufig ein solches fluidisiertes Material zur effizienten Wärmeübertragung und zur Kontrolle der Umweltverschmutzung, und das Verfahren wird manchmal zur Beschichtung von Gegenständen in der Herstellung und Lebensmittelverarbeitung verwendet. Der Wirbelschichtreaktor wurde erstmals in den 1920er Jahren entwickelt und in den 1960er Jahren für industrielle Zwecke eingesetzt.
Flüssigkeit kann über feste Partikel geleitet und Gas in einer Wirbelschicht von unten freigesetzt werden. Luft und Flüssigkeiten können auch unter einem Sicherheitsbehälter angesaugt werden. Auf dem Boden befindet sich typischerweise eine Verteilerplatte, die eine Reihe von Löchern aufweist, aus denen Fluid fließt, um das Gemisch zu suspendieren. Der minimale Fluidisierungspunkt ist die Geschwindigkeit, mit der die Masse fester Partikel suspendiert werden kann.
Die Geschwindigkeit ist abhängig vom gewünschten Druck auf die suspendierte Substanz sowie der Partikelgröße. Es gibt vier allgemeine Gruppen, die auf der Größe basieren und in den 1970er Jahren entwickelt wurden und als Geldart-Gruppierung bezeichnet werden. Ein zirkulierendes Fließbett fügt dem Fluid typischerweise viel Energie hinzu, was dazu beiträgt, relativ große Partikel zu suspendieren. Die Körner können dann nach Größe getrennt werden. Andere Variationen umfassen ein stationäres Bett, das üblicherweise einen konstanten Fluidfluss aufweist; und vibrierende Wirbelbetten zum mechanischen Manipulieren von Partikeln.
Wirbelschichtanlagen werden häufig in Kohlekraftwerken eingesetzt. Das Gemisch aus Kohle und Gas ermöglicht die Verbrennung bei Temperaturen, die unter dem für die Freisetzung von Stickoxiden typischen Wert liegen. Schwefelschadstoffe können ebenfalls aufgefangen werden, und ein solches System ermöglicht auch eine effizientere Verbrennung von Kohle. Es ist auch möglich, Siedlungsabfälle auf diese Weise zu verbrennen, da das System im Allgemeinen Schadstoffe effizient verbrennt und zurückhält.
Für die Pulverbeschichtung von Metallen kann je nach Ausführung eine Wirbelschicht verwendet werden. Ein siedendes Pulver- und Luftgemisch kann über ein in eine Kammer eingetauchtes Metall verteilt werden. Lebensmittel wie geschnittenes Gemüse werden häufig eingefroren, wenn sie vor dem Verpacken und Versenden in eine kryogene Mischung gegeben werden. Der Gefriervorgang kann aufgrund des Kontakts zwischen den suspendierten Lebensmittelstücken und der gefrorenen Luft oder Verbindung in der Kammer beschleunigt werden.