ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние отдельных факторов на коэффициент теплоотдачи из "Основы техники псевдоожижения" Рассматриваемый процесс теплообмена изучался преимущественно между газом и твердыми частицами. Дальнейшее изложение базируется на результатах этих эксперимеитов. [c.235] Диаметр, удельный вес и форма частиц. Многочисленные экспериментальные данные [247, 317, 392, 418, 419, 463, 465, 603, 604, 605, 736, 737] свидетельствуют о возрастании полного коэффициента теплоотдачи ссч с увеличением размера частии. Отдельные литературные данные, противоречащие этому положению, как правило, либо относятся к специальным условиям эксперимента (например [510, 511], к разбавленной фазе псевдоожиженного слоя), либо не находят убедительного объяснения. Рост с ч с увеличением размера частиц объясняется с разных позиций. Наибольшее распространение получила попытка объяснить рост ач с с1 за счет повышения скорости скольжения для более крупных частиц (т. е. относительной скорости между газом и частицами). Это объяснение представляется малоубедительным [173, 247, 602], так как ссч растет с о ие только при поддержании одинаковых чисел псевдоожижения, но и при одинаковых скоростях газа. Нельзя также признать убедительной попытку отнести повыщение скорости скольжения с ростом й к частицам, принимающим участие во внутренней циркуляции в слое. Дело в том, что слой в целом не меняет своего положения относительно стенок аппарата, твердые частицы в среднем находятся под воздействием одинаковой скорости газа независимо от их размера. [c.235] Можно привести более убедительное толкование зависимости Ич от й. [c.235] Рассмотренная причина в какой-то степени может объяснить также рост ч с увеличением удельного веса твердых частиц (хотя и в меньшей степени, чем размер), наблюдавшийся некоторыми исследователями [27, 419, 465]. [c.235] В результате повышается интенсивность конвективного теплообмена, лимитирующего скорость переноса тепла. [c.236] Изложенные выше соображения, естественно, не исчерпывают возможных причин роста ач с увеличением с1. Определенную роль может также играть вращательное движение частиц в псевдоожиженном слое [143, 462]. Для частиц неправильной формы изменение размера, как правило, сопровождается и изменением фактора формы, оказывающего определенное воздействие на интенсивность теплообмена. [c.236] Теилофизические свойства частиц. Градиентом температуры внутри частиц малого размера, как уже было отмечено выше, можно пренебречь как очень малой величиной, по.этому можно практически игнорировать влияние их теплофизических свойств (теплопроводность и температуропроводность, теплоемкость) на интенсивность теплообмена. Однако в реальных псевдоожиженных газами системах в теплообмене участвуют не только отдельные частицы, но и их агрегаты, поэтому можно ожидать, что скорость переноса тепла будет зависеть и от теплофизических свойств твердого материала (может быть — не отдельных частиц, а агрегата в целом). Кроме того, в случае крупных частиц уже нельзя пренебречь их внутренним температурным градиентом [181, 213]. [c.237] Свойства ожижающего агента. В литературе имеются указания [602, 652] о влиянии свойств ожпжаюпдего агента на его теплообмен с твердыми частицами. Однако подавляющее большинство экспериментальных исследований проведено с воздухом, поэтому вопрос о влиянии на ач вязкости, теплоемкости и теплопроводности газа однозначно не решен. Можно констатировать рост ач с повышением теплопроводности газа к или уменьшение ач с возрастанием его вязкости р. [c.237] Геометрические характеристики слоя. Диаметр и высота слоя, как указывалось выше, оказывают существенное влияние на интенсивность внутренней циркуляции и продольного перемешивания в псевдоожиженных системах и, следовательно, на распределение температур твердого материала и ожижающего агента по высоте (объему) слоя. Естественно, при наличии истинных значений разности температур твердых частиц и ожижающего агента влияние геометрических размеров слоя было бы косвенно учтено. Однако определение истинных значений трудно выполнимо, поэтому при обработке экспериментальных данных приходится принимать температурную кривую по высоте слоя, вряд ли совпадающую с действительной. По этой причине получаемые значения ач носят условный характер и могут обнаруживать зависимость от геометрических параметров слоя [605, 737]. Так, например, отмечается [465] некоторая тенденция к понижению ач с ростом высоты слоя, вызванная тем, что опыты проводились с весьма гшзкими слоями и увеличение их высоты существенно влияло иа отклонение действительной разности температур от принятой. Аналогичная зависимость отмечена в ряде других работ [356, 419, 464 и др.]. Таким образом, наличие в расчетных зависимостях для ач высоты слоя Я (или отношений Я/О , Н й) указывает, прежде всего, на условность методики обработки опытных данных. [c.237] Следует специально оговорить, что высота и диаметр слоя могут оказывать влияние и на истинные (не эффективные ) значения коэффициента теплоотдачи, если рассматривать влияние этих факторов на качество псевдоожижения, размеры застойных зон, величину входного эффекта и т. д. В этом аспекте интенсивность теплообмена должна существенно зависеть от конструкции газораспределительного устройства. [c.238] Скорость ожижающего агента. Отмечая возрастание интенсивности теплообмена с увеличением скорости ожижающего агента w, различные авторы дают разные количественные выражения этой функциональной зависимости. Так, по одним данным [79, 205, 419, 465, 505 и др.], величина ач растет пропорционально скорости ожижающего агента w в степени 0,5—1,0, По другим данным [469, 506, 534, 535, 536, 583, 605, 686, 715, 736 и др,], имеет место более быстрый рост ач с w. Наконец, в отдельных работах [448, 737] вообще не отмечается изменения Кч с ростом скорости W. [c.238] Для понимания механизма влияния скорости газа на коэс,Ьфи-циент теплоотдачи существенна приведенная на рис. УП-5 зависимость, построенная [299] по опубликованным опытным данным [534, 535, 536]. Из этого графика видно, что переход от неподвижного слоя к псевдоожиженному характеризуется резким скачком величины ач (или Nuq) в узком диапазоне изменения Re при малых числах псевдоожижения. Дальнейшее увеличение интенсивности теплообмена с ростом скорости w также происходит достаточно быстро (наклон прямой составляет 1,35—1,4), Однако прн более высоких значениях Re/g интенсивность теплообмена растет со скоростью (Re) более медленно (в степени менее 1). [c.238] Из приведенного графика видно такл(е, что величины Ыич при малых Re получаются значительно (на два-три порядка) ниже 2. Это свидетельствует о том, что в работе [534, 535, 536] оперируют не истиппыми, а эффективными значениями ч, хотя и вычисленными иа основе экспериментальной кривой изменения температуры газа по высоте слоя. [c.238] В приведенных рассуждениях сомнительна правомерность предположения о постоянстве температуры агента по всей высоте слоя. [c.241] Для сопоставления величин 1 и Ич произведем некоторые формальные преобра-зования. [c.241] В свете изложенного заметим, что поскольку скорость теплообмена зависит от частоты распада и возникновения агрегатов, то может зависеть от их теплоемкости или. эквивалетггиой теплопроводности [116], зависяи[ей в свою очередь от теплопроводности материала частиц. [c.242] Представляет интерес попытка [88, 89] объяснить получеги1е заниженных эффективных значений ац в области раскрытия иоверхности частиц в неподвижном слое с помощью следующего механизма. С увеличением коэффициента теплоотдачи между газом и частицами профиль температур газа получается круче, и наоборот более пологий профиль соответствует меныпим значениям а-.,. Возникновение крутого профиля (большая поверхность мелких частиц способствует этому) приводит к появлению продольного теплового потока перенос тепла осуществляется за счет эффективной теплопроводности слоя (термическим сопротивлением частиц можно пренебречь). Это явление, естественно, сглаживает крутой температурный профиль (тем более, чем выше эффективная теплопроводность) профиль становится более пологим, что воспринимается как уменьшение коэффициента теплоотдачи. Описанное явление играет значительную роль при малых скоростях газа (низких значениях Re) при больших Re оно подавлено вынужденной конвекцией, и значения с4ч(Мйч) приближаются к теоретическим. [c.242] Рассмотренный механизм может быть нспользоваи также применительно к переносу тепла в псевдоожиженном слое. В этом случае, видимо, потребуется ввести понятие об эффективной теплопроводности газа в псевдоожиженном слое в отличие от рассмотренной в главе VI Лэ слоя. [c.242] Необходимо иметь в виду некоторые факты [128], не получившие пока объяснения с позиций рассматриваемого механизма. В частности, попытки расчета сс., для неподвижного слоя с учетом продольной теплопроводности [250] привели к получению более высоких значений Num в области раскрытия поверхности частиц, но все же несколько меньше теоретических. Для псевдоожиженного слоя можно указать и другие факторы, обусловливающие занижение ач- Можно представить, что частица в условиях нестационарного процесса получает, например, 100 единиц тепла от газа в прирешеточной зоне и отдает 80 из них в других зонах слоя. И хотя действительная интенсивность теплообмена соответствует 180 единицам, в расчете, естественно, учитывается суммарный эффект 100—80 = 20 единиц, что приводит к занижению ач примерно на порядок. [c.242] Вернуться к основной статье