А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Теплообмін - частка

Теплообмін частинок, що знаходяться в умовах нестаціонарного гідродинамічного режиму, виявляється значно більшим за інтенсивністю в порівнянні з теплообміном в стабілізованих умовах обтікання частинок.

Зміна температури по висоті апарату з ЕРС діаметром 33 мм. Теплообмін частинок і їх контактних точок з газовим середовищем здійснюється за допомогою теплопровідності, теплоизлучения і конвективного теплообміну.

висвітлено теплообмін частинок з середовищем і теплообмін шару з поверхнями нагріву. Розглянуто ефективна теплопровідність псевдозрідженим шаром.

Коефіцієнт теплообміну частинок в псевдозрідженому шарі в більшості практичних задач поки можна визначити лише орієнтовно. Це пояснюється трьома причинами. По-перше, важко визначити фактичну поверхню теплообміну (особливо для часток неправильної форми), оскільки не вся поверхня частинки може брати участь в процесі теплообміну. По-друге, неможливо точно визначити температуру хаотично переміщаються в шарі частинок. По-третє, не завжди може бути забезпечена рівномірність газорозподілу по шару.

Коефіцієнт теплообміну частинок в псевдоожіжеіном шарі в більшості практичних задач поки можна визначити лише орієнтовно. Це пояснюється трьома причинами. По-перше, важко визначити фактичну поверхню теплообміну (особливо для часток неправильної форми), оскільки ие вся поверхня частинки може брати участь у процесі теплообміну. По-друге, неможливо точно визначити температуру хаотично переміщаються в шарі частинок. По-третє, не завжди може бути забезпечена рівномірність газорозподілу по шару.

Детально висвітлені теплообмін частинок з середовищем і теплообмін шару з поверхнями нагріву. Розглянуто ефективна теплопровідність псевдозрідженим шаром.

Промениста складова теплообміну частки з газом (але не зі стінкою або іншими частками) зазвичай нехтує мала - зважаючи на значну теплопрозрачності (діатермічне) газів і малої товщини прошарків газу навколо частки.

Для визначення коефіцієнта теплообміну частки в щільному шарі існує досить велика кількість формул.

Для подальшого підвищення інтенсивності теплообміну частинок з потоком доцільно використовувати механізм зовнішнього теплообміну оброблюваних шматків з проходять через псевдозріджений шар дрібнозернистого матеріалу більш високою (або нижчою) температури, а при сушінні і зниженій відносній вологості. Швидкість потоку при цьому необхідно знизити до і0 икр, а зменшення фізичної теплоти несучого газу компенсувати теплоємністю зважених в газовому потоці дрібних частинок. Зниження витрат газу в порівнянні з псевдозрідженим всього кускового матеріалу різко зменшує енергетичні витрати тягодуттьові пристрої. Частково це компенсується необхідністю температурної регенерації дрібнозернистого матеріалу, здійснює замкнутий цикл в режимі пневмотранспорту.

Мабуть, вплив неповноти теплообміну сблизившихся частинок повинен бути сильнішим при великих швидкостях їх руху, а при малих швидкостях теплообмін між сусідніми частинками може не обмежувати величину Лефф.

При цьому завдання про теплообміні частки із середовищем з математичної точки зору виявляється повністю аналогічною задачі про масообмінних реагує частки з потоком, що протікає в дифузійному режимі.
 Лагранжевого рівняння пульсационного руху і теплообміну частинок.

Отримані рівняння пульсационного руху і теплообміну частинок (2323) і (2324), а також відповідні їм осредненние рівняння (2321) і (2322) складно використовувати для розрахунків в силу невизначеності кореляційних членів. Нижче будуть приведені отримані в цих роботах результати.

Але изотермичности при стисненні газу передбачає теплообмін частки з навколишнім середовищем, тому в рамках схемьв нев'язкого газу більш розумно припустити адіабатічность зміни стану газу в звукових хвилях або ізоентропіч-ність при квазірівноважному процесі. У цьому припущенні, зокрема, для досконалого газу з рівняння ізоентропа pfr (s) QT слід відома формула А2 (dp /dp) si p /Q, яка добре узгоджується з досвідом.

При всіх прийнятих способах підрахунку коефіцієнтів теплообміну частинок по досвідченим даним мовчазно виходять з рівномірності газорозподілу по шару. Так як фактично ця умова не дотримується, то, як було показано, завищується середній температурний напір і занижуються коефіцієнти теплообміну в більшій чи меншій мірі в залежності від ступеня нерівномірності фільтрації. Емпіричні формули дають тому не справжні і універсальні, а ефективні значення а, придатні для розрахунків тільки при ступеня нерівномірності газорозподілу, близькою до тієї, яка існувала в дослідах, покладених в основу емпіричної формули. відмінності в рівномірності упаковки частинок щільного шару в досвідчених пристроях різних дослідників є однією з основних причин відомих розбіжностей їх даних по тепло - і масообміну-ну.

По-друге, різко збільшується термічний опір теплообміну сблизившихся частинок. Втім, уповільнене перемішування частинок послаблює цей ефект.

Тому для зваженого шару експериментальне визначення коефіцієнта теплообміну часток не ускладнене нерівномірністю газорозподілу. 
За час між двома дотиками з поверхнею теплообміну частки встигають прийняти температуру ядра псевдо-зрідженого шару.

Наведені вище наближені рівняння пульсационного руху і пульсаційного теплообміну частинок представляють самостійний інтерес і можуть бути використані для визначення пульсаційної швидкості і температури частинок. З цією метою отримані рівняння інтегруються за часом. Зараз є мінімальна величина з трьох часів [17-19]: 1) часу динамічної (теплової) релаксації частинок; 2) часу взаємодії частинок з енергонесущіх турбулентними вихорами несучого газу; 3) часу життя турбулентного вихору.

Нт - величина, пропорційна числу Нуссельта для теплообміну частинок і потоку.

У більшості випадків нагрівання дисперсних матеріалів визначається інтенсивністю теплообміну частинок з набігає на неї потоком газу. Значна кількість досліджень по нагріванню частинок матеріалу проведено при низьких температурах потоку, переважно при Тп 1700 К, і при різних числах Рейнольдса. Отримано велику кількість критеріальних залежностей, які при одних і тих же режимах обтікання сфери відрізняються один від одного.

Несталі, перехідні режими конвективного масо - і теплообміну частинок дисперсної фази з навколишнім їх рідиною або газом, а також нестаціонарні процеси конвективного перенесення речовини і теплової енергії всередині рухомих крапель грають важливу роль в ряді промислових процесів. Нестационарность процесів переносу може бути обумовлена як несталим полем швидкостей, так і несталим режимом поглинання (виділення) речовини або тепла в обсязі дисперсної або суцільний фази або на міжфазної поверхні.

Схема перехресного то-і суцільний фази і псевдоожа женного дисперсного матеріалу. Простий розрахунок можна провести, припустивши істотний вплив на теплообмін частки лише зовнішнього термічного опору, тоді як Я знову береться досить великим. Вважається, що дисперсний матеріал рухається в напрямку х в режимі витіснення, а в вертикальному напрямку повністю перемішується.

Для більшої спільності і заради можливості зіставлення нижче, крім теплообміну частинок з середовищем, в псевдозрідженому шарі буде коротко розглянуто теплообмін в підвішеному і щільному шарах.

Доречно підкреслити відому користь накопичення експериментальних даних про ефективні коефіцієнтах теплообміну Аеф частинок в псевдозрідженому шарі. При всій умовності і невідповідність Аеф і Nu3 (t, істинним а й Nu важливо знати ефективні величини. Співвідношення Nu /Nu3 (j характеризує ступінь недосконалості газорозподілу в теплообміннику і потенційні можливості поліпшення теплообміну. В іншому випадку, наприклад, знаючи лише величину Re, слід зважати на можливість розбіжності в 2 - 3 рази між розрахунковими і майбутніми експлуатаційними розрахунковими значеннями ссеф і вдаватися до великим запасам в розрахунку.

Насправді ж при наявності ламинарного шару або підшару конвективна складова коефіцієнта теплообміну частки буде менше, ніж випливає з попередньої формули, так як біля поверхні частинки Акопв буде сходити нанівець, а коефіцієнт теплообміну найсильніше залежить саме від ЯЕф середовища в безпосередній близькості до поверхні частинки .

Проте рис. 8 - 11 ілюструє ряд раніше висловлених положень про теплообміні частинок зі середовищем. На прикладі численних досвідчених даних (Шаховий, Уомслі і Джохансона, Федорова, Ціборовський і Ро-Шака, Шарловской і ін.), Коли експериментальні значення Nu вийшли нижче двох, видно, що в дослідах визначаються не істинні значення а і Nu, a ефективні. Як було показано вище, це повинно перш за все неоднорідності газорозподілу в псевдозрідженому шарі, тоді як будь-яка з методик, що визначення температурного напору спирається на уявлення про рівномірність газорозподілу.

Використовуючи накопичений досвід вивчення однофазних течій, для замикання системи усереднених рівнянь руху і теплообміну частинок застосовують різні моделі. Найбільш відомими є алгебраїчні і диференціальні моделі.

Тут dQ rfQH dQTp - сумарна кількість тепла, підведене до 1 кг речовини за рахунок теплообміну частки з навколишнім середовищем (dQu) і роботи сил тертя (dQTp), p dv - робота стиснення (деформації), dU cvdT - внутрішня енергія газу.

На рис. 8 - 11 в координатах IgNu, IgR e зіставлені дані багатьох дослідників по теплообміну частинок в псевдозрідженому шарі.

Далі дифференцированием (2336) за часом з врахуванням думки швидкості і температури газу в миттєвих рівняннях руху і теплообміну частинок у вигляді сум усереднити-них і пульсаційних складових може бути отримано рівняння для щільності ймовірності.

Нагадаємо, що наведені вище результати можуть бути використані і при розрахунку числа Нуссельта в завданню про теплообміні частки довільної форми при фіксованій температурі її поверхні.

При переході від низькотемпературних псевдозріджених шарів до високотемпературних можна очікувати збільшення Лефф за інших рівних умов, так як теплообмін сблизившихся частинок через розділяє їх прошарок газу буде інтенсивніше як через збільшення теплопровідності газу, так і завдяки променистому обміну, що відбувається навіть між віддаленими, але сліпі одна іншу частинками. Внесок променистого обміну в ефективну температуропровідність шару може бути тому особливо великий для систем зі зниженою концентрацією твердих частинок. У високотемпературних псевдозріджених системах, мабуть, повинен зазнати змін характер залежності коефіцієнта дифузії тепла від діаметра частинок і швидкості фільтрації.

На підставі аналогії між процесами масо - і теплообміну в розрахунках дифузії були використані наявні експериментально певні залежності для інтенсивності теплообміну частки.

Рівняння (1166) виведено при наступних припущеннях: перепад температур в частці дуже малий; за час між двома дотиками з поверхнею теплообміну частки встигають прийняти температуру ядра псевдоожиженного шару; теплообмін між поверхнею і першим рядом частинок повністю визначає інтенсивність процесу в цілому. Рівняння (1166) не є строгим і пропонується лише для пояснення ряду специфічних властивостей псевдозріджених систем і характеру впливу окремих параметрів на процес теплообміну.

Проведений наближений аналіз впливу мікропроривов газу в псевдозрідженому шарі на теплообмін призводить до висновку, що можна очікувати різких змін ефективного коефіцієнта теплообміну частинок не тільки при настанні явно вираженого зчеплення частинок (наприклад, під впливом молекулярних сил), але і при візуально непомітних змінах агрегування, пов'язаних , наприклад, зі слабкою статичної електризації. У цих випадках можуть змінюватися розмір і час існування нестійких агрегатів, а отже, інтенсивність газообміну між безперервної і безперервної фазами або - по схематичною моделі - число ступенів повного перемішування. Значною мірою, якщо не головним чином, це пояснює розбіжність даних різних дослідників про ефективні коефіцієнти теплообміну.

Процес теплообміну між поверхнею тешюобменного апарату, який міститься в киплячий шар, і киплячим шаром за своїми закономірностям і інтенсивності значно відрізняється як від теплообміну частинок з рідиною або газом, що утворюють киплячий шар, так і від теплообміну між зовнішньою поверхнею камери і киплячим шаром. Ця відмінність обумовлена особливістю руху рідини і твердих частинок у внутрішніх і зовнішніх поверхонь теплообміну.

При заповненні насадки більшому, ніж величина її оптимального значення, в завалі барабана буде знаходитися зайве кількість матеріалу, яке лопатки не зможуть регулярно захоплювати і, отже, регулярно залучати до процесу теплообміну зсипають частинок. Крім того, надлишок матеріалу зменшує висоту падіння частинок, знижуючи загальну кількість переданого тепла і збільшуючи потужність, затрачену на обертання барабана.

У рівнянні (16 - 10) першим членом виражено тепловиділення при реагуванні вуглецю до утворення СО і СО2 по реакціях (16 - 4) і (16 - 5) і поглинання тепла при відновленні COz на поверхні частинки по реакції (16 - 6); другим - відведення тепла від частки дифузійної теплопровідністю, що витрачається на нагрів кисню і ССЬ, що вступають в реагування з вуглецем частки; третім і четвертим - теплообмін частки конвекцією з газовим середовищем і радіацією з опромінювачем; п'ятим - витрата тепла на нагрів частинки в одиницю часу, віднесений до одиниці її поверхні.

Слід було очікувати, і це дійсно помітно по рис. 8 - 11 що найгірший теплообмін при інших рівних умовах виходить для тих дослідів, де агрегування було виражено сильніше. Дійсно, незмінність коефіцієнта теплообміну частинок можна пояснити обтіканням їх з однієї і тієї ж швидкістю, незалежною від швидкості фільтрації, якщо частки зібрані в агрегати і в останніх швидкість газу дорівнює при - - розмірено швидкості мінімального пссвдоожіження. Це не - виключає, звичайно, існування газообміну між фазами.

Самий хід міркувань, який привів до формулюванні поняття займання, з усією очевидністю показує, що температура займання не може бути константою навіть для заду ного конкретного палива. Рівень її залежить від умов теплообміну частки з навколишнім середовищем, а також і від методики її визначення. Повернувшись до рис. 1 зауважимо, що коефіцієнт теплообміну а визначає кут нахилу кривої тепловіддачі до осі абсцис.

Тут можуть заперечити, що в разі теплообміну частки розмір її можна порівняти з розмірами інших частинок шару, і це, можливо, призводить до якісної зміни механізму обміну і різкого кількісного зменшення а. Джекоб і Осберга, які отримали ту - 1600 Вт /(м2 - град) для дротів діаметром 013 мм в псевдозрідженому повітрям шарі скляних кульок, причому діаметр частинок (0153 мм) був приблизно дорівнює діаметру дроту.

Істотна завдання організації рівномірного початкового газорозподілу. Справа в тому, що саме питання про збільшення ефективного коефіцієнта теплообміну частинок в псевдозрідженому шарі набуває дійсну гостроту лише при розробці пристроїв з тонким шаром, перспективних завдяки малому гідравлічному опору. Але весь тонкий шар знаходиться в сфері впливу газорозподільної решітки. Класична неоднорідність псевдорідинному з великими бульбашками і щільними агрегатами не встигає повністю розвинутися в тонкому шарі. При цьому в разі поганого перемішування частинок близько решітки створюється зона перегріву матеріалу, зона охолодження газу розтягується і АЕФ ще зменшується.

Однак в реальних умовах псевдозрідженого шару частка, що знаходиться біля поверхні нагрівання не має інтенсивного обертання і піддається суто несиметричного нагріву. При цьому в околицях точки дотику частки з поверхнею нагріву локальні кондуктивні коефіцієнти теплообміну частинки досягають величезної величини. Нещодавно Ботерілл, Редші[и др. Підрахували, що в подібних умовах навіть в скляному кульці діаметром 0 2 мм може виникнути помітний градієнт температур. Це природно, тому що великі локальні теплові потоки всередині частинок поблизу від місць з досить високими локальними а частинок.

Розглянемо загальний процес теплообміну газу з шаром і потім передачу тепла від шару до огороджувальних поверхонь. Оскільки на виході газ і частки шару завжди дуже близькі до теплового рівноваги, теплообмін частинок з газом ніколи не є лімітуючим в загальному процесі теплообміну. Лимитирующей складовою є перенесення тепла від шару до огороджувальних поверхонь.

Рішення рівняння (20) - вельми трудомістке завдання, особливо в зв'язку з тим, що теплофізичні характеристики плазми сильно залежать від температури, тому в більшості випадків передбачають слабку залежність температури при зміні радіальної координати. Біо (Bi - - - Я dJ2X4), що характеризує співвідношення між інтенсивністю теплообміну частки з плазмою і полем температур всередині частинки, значно менше одиниці. Аналогічні умови можуть мати місце при низьких коефіцієнтах тепловіддачі і малих розмірах частинок.

Формула (536) дозволяє розрахувати інтенсивність масообміну реагує частки довільної форми з поступальним потоком, коли на поверхні частинки протікає хімічна реакція першого порядку, якщо відома сила опору частки /і середнє число Шервуда Sh0 відповідне масообміну частки, що покоїться з нерухомою середовищем. У разі теплообміну формула (536) визначає число Нуссельта для частинки довільної форми при фіксованій температурі поверхні частинки і лінійному законі теплообміну частки з навколишнім середовищем.

Може бути, найбільш вражаючим обставиною при розгляді досвідчених даних по межфазовие теплообміну в шарах є низькі експериментальні значення коефіцієнтів теплообміну частинок а, отримані різними дослідниками.

Впливу різного роду коливань, вібрацій на теплообмін газу зі шаром слід очікувати головним чином через повідомлення більшої рухливості частинок і руйнування агрегатів. Через тісній близькості частинок в щільній фазі псевдозрідженим шаром прикордонний шар був би нерозвинений і при абсолютно стаціонарних обтіканні і теплообміні частинок.

Слід чітко розрізняти два можливих випадки розрахунку теплообміну. У першому випадку, коли висота киплячого шару більше висоти активної зони процесу Якс Наз (що необхідно перевіряти розрахунком), з системи розрахункових рівнянь виключається рівняння теплообміну, тому в кінетичному-розрахунку теплообміну частинок з середовищем немає потреби. Всі необхідні дані можуть бути легко знайдені з рівнянь матеріального і теплового балансу. Цей випадок має місце в техніці, так як значна висота шару вибирається часто, виходячи з умов гідродинамічної стабілізації, необхідної для протікання того чи іншого технологічного процесу. Зниження висоти гідродинамічної стабілізації в шарі з метою зменшення опору шару і, отже, витрати електроенергії, є одним із першочергових завдань при конструюванні і раціоналізації теплообмінних установок з киплячим шаром.