Fluidisierverhalten von Schüttgütern
Bläst man in eine Schüttgutpackung von unten ein Gas ein, so wird diese infolge ihrer Porosität zunächst durchströmt (Festbett). Dabei stellt sich in Abhängigkeit von der Gasgeschwindigkeit ein linear ansteigender Druckverlust ein. Erreicht die Gasgeschwindigkeit den sogenannten Lockerungspunkt, so befinden sich Strömungs- und Gewichtskräfte im Gleichgewicht, und die Packung beginnt sich etwas auszudehnen. Bei weiterer Erhöhung der Gasgeschwindigkeit kommt es zunehmend zur Verwirbelung der Packung. Druckverlust und Bettvolumen bleiben nahezu konstant. Die Packung hat dann flüssigkeitsähnliche Eigenschaften (Fluidbett, Wirbelschicht).
Steigert man die Gasgeschwindigkeit noch weiter, so steigt der Druckverlust wieder linear an und am oberen Ende des Fließbettes werden zunehmend Teilchen ausgetragen (Flugstaubwolke). Dieser Zustand charakterisiert den Übergang zur pneumatischen Förderung. Je nach Beladung der Flugstaubwolke nähern sich deren Eigenschaften denen des Gases an.
In Abhängigkeit von der Partikelgröße und deren Verteilung kann man verschiedene Zustände der Wirbelschicht (z.B. homogen, Blasen- bzw. Kanalbildung) beobachten. Diese äußern sich auch im Verlauf der Druckverlustkurve (Wirbelkurve) und lassen sich nach der Klassifikation von GELDART beurteilen. Man unterscheidet folgende Gruppen:
Gruppe D:
gut fluidisierbar, wobei sich bildende Blasen langsamer aufsteigen als das Zwischenraumgas.
Gruppe B:
gut fluidisierbar, wobei die Blasen schneller aufsteigen als das Zwischenraumgas, bei plötzlichem Abschalten der Gaszufuhr kollabiert das Bett sehr rasch.
Gruppe A:
Wirbelschichten aus derartigen Materialien expandieren merklich oberhalb des Lockerungspunktes, bei plötzlichem Abschalten der Gaszufuhr kollabiert das Bett langsam.
Gruppe C:
extrem schlecht fluidisierbar, die Packung wird in engen, glatten Rohren als Ganzes vom Gas angehoben, bzw. das Gas bläst lediglich einzelne Kanäle frei, die bis an die Bettoberfläche reichen.
Die Messung und Beurteilung des Fluidisierverhaltens liefert wichtige Aussagen im Hinblick auf Wirbelschichtverfahren, welche z.B. bei Reaktions-, Trocknungs-, Granulations- oder Mischprozessen angewendet werden. Ferner sind die Fluidisiereigenschaften maßgebend für die Gestaltung von Förder- oder Austragsoperationen beim Schüttguthandling.