ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Уравнения для коэффициента сопротивления в зернистом слое из элементов сферической формы с гладкой поверхностью в области из "Аппараты со стационарным зернистым слоем" Вопрос о наиболее вероятном значении К для сферических частиц обсуждался в разделе II. 5. [c.62] Здесь 1,03/Re = /С в том же интервале Re от 10 до 10 снижается на 25%. [c.63] например, /Г = 36,5/Re + 0,385, которая для Rea = 10 — 10 уменьшается от 0,530 до 0,414, т. е. на 28%. [c.63] Приведенные примеры убедительно показывают, что различные, более сложные уравнения типа (11.63) — (П.67) не имеют преимуществ по сравнению с рекомендуемой нами двухчленной расчетной формулой (11.62). [c.63] При использовании общего двухчленного уравнения (11.61) для константы Козени — Кармана в этом случае следует принять среднее значение К = 4,7 (см. раздел 11.5). Инерционная компонента коэффициента сопротивления /С для слоя из шаров )авна 0,45, а для несферических элементов, по данным Кармана 22], должна быть выше на 30°/о- Структура ансамблей слоя из несферических элементов должна сильно влиять на К , существенна и форма элементов. Так, значение К в слое из таблеток с закругленными концами оказалось на 12% ниже, чем в слое из таких же таблеток с торцами без закруглений [79]. Поэтому значения /Си, полученные из отдельных экспериментов, довольно существенно отличаются друг от друга [4, стр. 95]. [c.64] Обработка экспериментальных данных осложняется дополнительно тем обстоятельством, что значительная часть исследовавшихся элементов (катализаторы, адсорбенты, керамическая насадка скрубберов) имеет шероховатую поверхность с коэффициентом формы Ф 1. Так, явно завышенное значение Кк = = 1,57 для алундовых цилиндров, вероятно, объясняется тем, что при сильной шероховатости их поверхности фактическая удельная поверхность слоя ао была выше значения, полученного из обмера геометрических размеров цилиндриков. То же замечание относится и к таблеткам катализаторов [36]. [c.64] Если откладывать по оси ординат полученные из эксперимента значения Ар/1и, а по оси абсцисс — соответствующие им значения и, то по экспериментальным точкам можно провести усредненную прямую линию. Отрезок по оси ординат, отсекаемый при продолжении этой прямой, дает значение а аК1 . И.5-мерив порозность слоя е и зная константу Козени — Кармана Л (см. раздел 11.5), можно по этим данным определить удельную поверхность слоя а. Далее, измеряя в данном масштабе тангенс (размерный) угла наклона прямой (11.68) а = = ар/( /2е , можно окончательно рассчитать инерционную константу /Си. Естественно, что из того же графика при известных или задаваемых значениях обеих констант К и Ки можно определить две неизвестных величины а и е. [c.66] В монографии [4, стр. 101] приведены опытные значения константы Кк для различных зернистых слоев из частиц нерегулярной формы. Значения Ки (так же как и коэффициента формы Ф) колеблются в пределах от 0,5 до 1,0 для различных зернистых материалов без какой-либо определенной закономерности. Внутри этого интервала наиболее вероятным значением Кп для зернистых слоев из элементов нерегулярной формы можно считать /Си = 0,75. В соответствии с этим, для таких слоев может быть рекомендована расчетная формула /, = = 40/Кеэ -Ь 0,75 с вероятным разбросом 35%. [c.66] Как читатели уже могли убедиться, все рекомендуемые нами в данном разделе расчетные формулы типа (11.61) для гидравлического сопротивления зернистого слоя имеют невысокую точность 20—35%. Отметим, что такого же порядка и точность применяемых в инженерной практике расчетных зависимостей для коэффициентов теплоотдачи [81]. [c.66] Столь заметный разброс /э связан с тем, что (как указывалось еще в разделе I. 1) выбранные нами параметры порозность е и обтекаемая поверхность а, хотя и являются основными, но не полностью определяющими структуру зернистого слоя. Следует считать исключительной удачей, что остальные многочисленные структурные детали (распределение зерен по размерам и форме, укладка, характер и степень извилистости поровых каналов) сравнительно с е и а слабо сказываются на гидравлическом сопротивлении слоя. Тридцатипроцентный разброс точек около усредненных кривых типа (П. 61) является относительно небольшим, если учесть применимость этих формул на интервале изменения критерия Рейнольдса в 4 порядка (от 10 до 10 ) при изменении при этом значения коэффициента сопротивления /э на 2 порядка (от 0,5 до 50). [c.66] Е1ТРИХ0М обозначены f (Re) ля зернистого слоя из шаров с неупорядоченной укладкой и различными значениями порозности е. [c.67] Столь большое различие /упор//бесп для разных структур (в 6 раз) во многом и определяет расхождения в значениях /э для слоя шаров с неупорядоченной укладкой, полученные различными исследователями. [c.68] Аналогично и при укладке деревянных решеток крест-накрест друг под другом, чем меньше относительная высота реек, т. е. чем чаще происходит изменение сечений и направлений струй в хордовой насадке, тем выше численный множитель в формуле закона гидравлического сопротивления типа (11.63) по сравнению с его минимальным значением 0,78. [c.68] Насадки регенераторов из брусков и кирпичей с шахматным и коридорным расположением элементов также являются зернистым слоем в широком смысле этого слова. Детально вопросы гидравлики в таких слоях здесь не рассматриваются. [c.68] При рассмотрении модели зернистого слоя как ансамбля последовательно обтекаемых шаров в разделе П. 3 была записана формула для гидравлического сопротивления потоку (П. 52), в которой величину Я(Не) можно рассматривать как коэффициент гидравлического сопротивления одиночного шара в зернистом слое. Интересно также сопоставить гидравлические сопротивления зернистого слоя из гладких шаров и пучка поперечно обтекаемых труб шахматного расположения движение жидкости в последнем случае является примером последовательного внешнего обтекания отдельных цилиндров. Весьма распространенный в технике пучок труб с разбивкой по вершинам равностороннего треугольника и шагом 51 = 1,25 с имеет порозность 8 = 0,418, что близко подходит к нормальной порозности зернистого слоя шаров. Удельная поверхность элементов такого слоя трубчатки ао = 4/с(, а коэффициент формы Ф = 0,67. И действительно, зависимости /э от Квэ [определенных по (И. 59) и (11.60)], рассчитанные [36, 63] для трубчатки и зернистого слоя, очень близки. [c.69] На рис. П. 14 по оси ординат отложены рассчитанные таким образом коэффициенты % гидравлического сопротивления обтекаемых тел, а по оси абсцисс числа Рейнольдса Кес, отнесенные к диаметру шара или трубки и к истинной скорости потока Ыс. Как видно из рис. П. 14, коэффициенты гидравлического сопротивления в слое ксл значительно превышают значения Ход свободных одиночных элементов особенно в вязком режиме течения, а при больших значениях начинают сближаться. [c.69] Сопоставление данных по гидравлическому сопротивлению, теплоотдаче к поверхности зернистого слоя, диффузии и продольному перемешиванию при течении (см. последующие главы) позволяет более ясно понять физическую природу движения жидкости в зернистом слое при различных значениях критерия Рейнольдса. Как и в трубах, при малых значениях Ке пограничный слой заполняет все сечение поровых каналов и распределение скоростей существенно зависит от формы канала, С ростом же Ке пограничный слой сжимается и взаимодействие потока с зернистым слоем (гидравлическое сопротивление) начинает главным образом определяться формой отдельного элемента и характером его поверхности. [c.70] Последнее подтверждается и данными по влиянию неровности поверхности элементов слоя на гидравлическое сопротивление. Как указывалось выше (стр. 49), неровности поверхности -масштабом б/ 0,01 учитываются просто изменением удельной поверхности ао, а более мелкие определяются как шероховатости . Для пучков труб шахматного расположения шероховатости с б/с( = 0,006 начинают сказываться на величине гидравлического сопротивления при Кес З-Ю , что соответствует Кеэ 6-10 . Немногочисленные прямые измерения гидравлического сопротивления шариков с гладкой и шероховатой поверхностями [37], а также гальки с природной и сглаженной поверхностями [84] согласуются с указанными выше выводами. [c.70] В области преобладания сил инерции сближаются и значения коэффициентов. Так, для одиночного шара Яин(яе- ж ) = 0,47, а для зернистого слоя из шаров /Си(ке ) = 0,45. [c.70] Плоское и пространственное течение жидкости. [c.71] Вернуться к основной статье