Fluidisierung ist ein Prozess, bei dem ein Gas oder eine Flüssigkeit mit ausreichender Kraft nach oben und gleichmäßig durch ein Bett aus festen Partikeln geblasen wird, damit die Partikel nach oben steigen und sich in ihrem Behälter bewegen. Die Partikel vermischen sich gut miteinander und mit der Flüssigkeit oder dem Gas. Diese Mischung bietet ein hervorragendes Medium für den Wärme- oder Stoffübergang vom Gas oder der Flüssigkeit auf den Feststoff und umgekehrt. Aus diesem Grund werden Wirbelbetten in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen eingesetzt, darunter Polymerherstellung, Erdölraffination, Verbrennung und andere Prozesse, die physikalische, chemische und biologische Vorgänge beinhalten. Die meisten Anwendungen verwenden Gas anstelle von Flüssigkeit als fluidisierende Substanz.
Der Gasstrom bei der Fluidisierung übt eine nach oben gerichtete Kraft auf das Bett aus. Bei einer sehr geringen Geschwindigkeit ist diese Kraft zu schwach, um die Teilchen zu bewegen. Wenn die Geschwindigkeit erhöht wird, wird ein Punkt erreicht, an dem die nach oben gerichtete Kraft gerade größer ist als die nach unten wirkende Schwerkraft, die auf das Bett einwirkt. Dies ist der Beginn der Fluidisierung.
Die Partikel beginnen sich voneinander zu trennen und zu vibrieren. Steigt die Gasgeschwindigkeit weiter an, breiten sich die Partikel weiter auseinander und bewegen sich stärker. Sehr hohe Geschwindigkeiten lassen die Partikel wild um den Behälter wirbeln. Somit kann die Fluidisierung fein abgestimmt werden, um eine Reihe von Bettbedingungen von glatt bis turbulent bereitzustellen.
Tatsächlich verhält sich eine Gaswirbelschicht wie eine Flüssigkeit. Stellen Sie sich vor, ein kleiner schwerer Gegenstand wird in einen Behälter fallen gelassen, in dem sich ein Gaswirbelbett befindet. Das Objekt sinkt auf den Boden des Behälters. Das gleiche Objekt, das auf ein festes oder nicht fluidisiertes Bett fällt, liegt einfach dort, wo es auf der festen Oberfläche landet.
Das fluidähnliche Verhalten des Bettes ist vom technischen Standpunkt aus wichtig. Das Gas-Feststoff-Gemisch kann wie eine Flüssigkeit transportiert werden; zum Beispiel kann es von Ort zu Ort verrohrt werden. Darüber hinaus kann die Bettbewegung mit mathematischen Gleichungen aus der Hydrodynamik, dem Studium der Flüssigkeitsbewegung, beschrieben und vorhergesagt werden.
Einige Fluidisierungsprozesse zielen speziell auf die Feststoffpartikel ab und verändern sie, um ein bestimmtes Endprodukt oder einen bestimmten Zweck zu erreichen. Die Partikel können getrocknet, geröstet, verbrannt oder anderweitig physikalisch, chemisch oder biologisch verändert werden, während sie fluidisiert werden. In anderen Fällen dienen die Partikel als Katalysator, d. h. sie unterstützen den Ablauf von Reaktionen, werden aber durch die Reaktionen oder einen Teil der Endprodukte nicht verändert. Wirbelschichtkatalytische Verfahren werden üblicherweise in der Erdölverarbeitung verwendet, um beispielsweise Benzin aus Öl herzustellen.