La fluidificazione è un processo in cui un gas o un liquido viene soffiato verso l’alto e in modo uniforme attraverso un letto di particelle solide con una forza sufficiente per far sì che le particelle si alzino e si muovano all’interno del loro contenitore. Le particelle si mescolano bene tra loro e con il liquido o il gas. Questa miscela fornisce un ottimo mezzo per il trasferimento di calore o il trasferimento di massa dal gas o liquido ai solidi e viceversa. Questo è il motivo per cui i letti fluidi vengono utilizzati in una varietà di applicazioni industriali, tra cui la produzione di polimeri, la raffinazione del petrolio, la combustione e altri processi che coinvolgono operazioni fisiche, chimiche e biologiche. La maggior parte delle applicazioni utilizza il gas, anziché il liquido, come sostanza fluidificante.
Il flusso di gas nella fluidificazione esercita una forza verso l’alto sul letto. Ad una velocità molto bassa, questa forza è troppo debole per muovere le particelle. All’aumentare della velocità, si raggiunge un punto in cui la forza verso l’alto è appena maggiore della forza di gravità verso il basso che agisce sul letto. Questo è l’inizio della fluidificazione.
Le particelle iniziano a separarsi l’una dall’altra ea vibrare. Se la velocità del gas continua ad aumentare, le particelle si allargheranno più lontano e si muoveranno più vigorosamente. Velocità molto elevate manderanno le particelle a vorticare selvaggiamente intorno al contenitore. Pertanto, la fluidificazione può essere messa a punto per fornire una gamma di condizioni del letto da liscia a turbolenta.
Un letto fluido a gas si comporta effettivamente come un liquido. Immagina che un piccolo oggetto pesante venga lasciato cadere in un contenitore contenente un letto a gas fluido. L’oggetto affonderà sul fondo del contenitore. Lo stesso oggetto lasciato cadere su un letto fisso o non fluidificato giace semplicemente dove atterra sulla superficie solida.
Il comportamento fluido del letto è importante da un punto di vista ingegneristico. La miscela gas-solido può essere trasportata come un fluido; ad esempio, può essere convogliato da un luogo all’altro. Inoltre, il movimento del letto può essere descritto e previsto utilizzando equazioni matematiche dell’idrodinamica, lo studio del movimento dei fluidi.
Alcuni processi di fluidificazione mirano specificamente alle particelle solide e le modificano per ottenere un particolare prodotto finale o scopo. Le particelle possono essere essiccate, arrostite, bruciate o altrimenti alterate fisicamente, chimicamente o biologicamente mentre vengono fluidificate. In altri casi, le particelle fungono da catalizzatore, nel senso che aiutano le reazioni a verificarsi ma non vengono effettivamente modificate dalle reazioni o da parte dei prodotti finali. I processi catalitici fluidificati sono comunemente usati nella lavorazione del petrolio, ad esempio per produrre benzina dal petrolio.