Mikrofluidný tepelný agregát

Je zariadenie pre priame tepelné spracovanie prachových materiálov využitím hydrodynamickej fluidizácie. V mikrofluidnej peci prebiehajú hydrodynamické a termodynamické procesy. Hydrodynamické zahrňujú prúdenie plynného média vo fluidizovanej vrstve a vzájomné väzby prúdiaceho média a častíc materiálu. Prúdenie pri hydrodynamickej fluidizácií má komplexný charakter. Plynné médium na vstupe do komory reaktora determinuje prepad materiálu do nižšie ležiacej komory a zabezpečuje fluidizáciu materiálu, ktorý sa nachádza v spodnej časti komory. Fluidizovaný materiál je unášaný do hornej časti komory, odkiaľ v dôsledku zmeny smeru a expanzie recirkuluje a pridáva sa k nemu materiál z vyššie položenej komory. Podstatná časť plynného média postupuje do vyššie položenej komory. Každá komora predstavuje autonómny reaktor, ktorého vstupno–výstupná časť musí byť nastavená na konkrétne podmienky procesu nakoľko množstvo médií nie je pre jednotlivé komory autonómne nastaviteľné. Množstvo úletu možno ovplyvňovať rozmermi komôr a stupeň recirkulácie rozmermi vstupno-výstupných otvorov. Termodynamické procesy zahrňujú procesy spaľovania a procesy prenosu tepla. V mikrofluidnej vrstve je materiál fluidizovaný prechádzajúcim vzduchom v protiprúde toku materiálu. Zariadenie pozostáva z niekoľkých komôr, ktoré majú charakter systému dokonalého miešania. Z toho dôvodu možno materiál v každej komore považovať za homogenizovaný. V mikrofluidnej peci zrnitý materiál postupuje z hora nadol a plynné fluidizačné médium zdola na hor. V každej komore prebieha fluidizácia, pri ktorej je materiál fluidizačným médiom vynášaný do hornej časti komory odkiaľ sa vracia účinkom gravitačných síl. Časť materiálu prechádza do spodnej časti komory a časť recirkuluje. Proces fluidizácie môže byť ovládaný z vonku prívodom médií len čiastočne. Vnútorné ovládanie môže byť uskutočnené prechodovými prvkami medzi jednotlivými komorami. Pomer rýchlostí plynného média a častíc je najvyšší vo vstupnej časti a smerom k hornej časti komory klesá. V recirkulačnej časti je plynné médium v malom množstve.

Špecifické pre mikrofluidnú vrstvu je, že pre spaľovanie je použitý sekundárny vzduch a je v nej možné viacstupňové spaľovanie vo viacerých spaľovacích komorách, keď spaľovacím médiom v nasledujúcej spaľovacej komore sú spaliny z predchádzajúcej spaľovacej komory. Mikrofluidá pec pre nízko teplotné procesy, napr. proces sušenia nie je možné uskutočniť spaľovanie priamo v materiálovej komore, ale oddelene v spaľovacom priestore. Pri vysokoteplotných procesoch možno spaľovanie uskutočniť priamo v materiálovej časti. Prototypová pec pozostáva zo 9 fluidizačných komôr. Počet komôr jednotlivých zón procesu závisí od charakteru procesu. Táto pec je určená na kaustického magnezitu. Má tieto procesné operácie: sušenie (2 komory), ohrev (2 komory), kaustifikácia (2 komory), chladenie (2 komory). Cez poslednú komoru je privádzaný vzduch pre proces.