Гидродинамическая сущность процесса псевдоожижения заключается в следующем. Если через слой зернистого материала, расположенного на поддерживающей перфорированной решетке аппарата, проходит поток псевдоожижающего агента (газа или жидкости), то состояние слоя оказывается различным в зависимости от скорости этого потока.

При плавном увеличении скорости потока от 0 до некоторого первого критического значения происходит обычный процесс фильтрования, при котором твердые частицы неподвижны. На графике процесса псевдоожижения, называемом кривой псевдоожижения и выражающем зависимость перепада статического давления в слое зернистого материала от скорости псевдоожижающего агента (рис.1), процессу фильтрации соответствует восходящая ветвь ОА.

В случае малого размера частиц и невысоких скоростей фильтрации псевдоожижающего агента режим его движения в слое ламинарный и ветвь ОА прямолинейна. В слое крупных частиц при достаточно высоких скоростях псевдоожижающего агента перепад давления может расти нелинейно с увеличением скорости (переходный и турбулентный режим).

Переход от режима фильтрации к режиму псевдоожижения соответствует на кривой псевдоожижения критической скорости псевдоожижающего Wпс (точка А, рис.1), называемой скоростью начала псевдоожижения. В момент начала псевдоожижения вес зернистого материала, приходящийся на единицу площади поперечного сечения аппарата уравновешивается силой гидравлического сопротивления слоя

Рис.1. Изменение перепада давления в слое зернистого материала в зависимости от скорости газового (жидкостного) потока, проходящего через слой.

Начиная со скорости начала псевдоожижения и выше перепад давления на слое сохраняет практически постоянное значение и зависимость =f(W) выражается прямой АВ, параллельной оси абсцисс (рис.1). Это объясняется тем, что с ростом скорости псевдоожижающего агента контакт между частицами уменьшается и они получают большую возможность хаотического перемешивания по всем напрвлениям. При этом возрастает среднее расстояние (просветы) между частицами, т.е. увеличивается порозность слоя и, следовательно, его высота h. Так как перепад давления в псевдоожиженном слое остается практически постоянным, высоту такого расширившегося слоя можно определить из следующего условия:

Для определения величины Wпс существует достаточно большое число полуэмпирических и теоретических зависимостей. В случае монодисперсного слоя сферических частиц можно воспользоваться зависимостью О. М. Тодеса с сотрудниками. При выводе формулы порозность слоя неподвижных сферических частиц принималась равной 0,4.

Эта зависимость дает возможность оценить величину Wпс с точностью ±20%.Для частиц несферической формы скорость начала псевдоожижения находят с учетом фактора формы, являющегося отношением поверхности шара Sш, объем которого равен объему частицы Vч, к фактической поверхности частицы Sч:

Величина Ф может быть рассчитана по последней формуле или взята по таблицам лишь в случае одинаковой формы всех частиц слоя. Для слоя частиц переменной формы необходимо экспериментальное определение величины Ф.

Верхняя граница псевдоожиженного состояния соответствует скорости свободного витания одиночных частиц (). Очевидно, что при скорости потока, превосходящей скорость витания, т.е. при Wу>Wвит, будет происходить вынос частиц из слоя зернистого материала или так называемый пневмотраспорт.

Скорость витания Wвит можно приближенно определить по формуле О. М. Тодеса с сотрудниками:

Обобщением опытных данных при промежуточных значениях порозности была получена формула

По этой формуле можно вычислить скорость, необходимую для достижения дюбой данной доли свободного объема слоя.

Для решения противоположной задачи – расчета при данном значении скорости – последняя формула приводится к виду: