ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Антониишн, Л. Е. Симченко, В. В. Лущиков. Нестационарная теплопроводность плоского дисперсного слоя из "Исследование процессов переноса в аппаратах с дисперсными системами" Экспериментальная работа, основные результаты которой приведены ниже, является частью более общего исследования по выявлению границ применимости классического дифференциального уравнения теплопроводности Фурье для описания процесса нестационарной теплопроводности дисперсных систем [1—3]. [c.3] Методика проведения опыта и обработки экспериментальных данных, а также принципиальная схема электрических измерений достаточно подробно описаны в работах [2, 3]. [c.3] Сравнение экспериментальных и расчетных данных с целью выявления границ применимости к дисперсным системам классического дифференциального уравнения теплопроводности Фурье осуществлялось с привлечением известного решения задачи об охлаждении пластины при граничном условии IV рода в неограниченной сплошной среде [4]. [c.3] Численный анализ выражения (2) показывает, что при значении /г = —0,98, характерном для условий опытов, сходимость соответствующих рядов плохая. Например, при значении т = 9- 10 2 сек приходится вычислять 20 членов в числителе (2). При больших значениях времени количество членов ряда быстро растет. В этой связи очевидна необходимость в выражении, удобном для численных расчетов при больших значениях времени. [c.4] Полученные аналитические выражения (5) и (6) для нахождения относительной избыточной температуры бпл и коэффициентов теплообмена использовались в дальнейшем для построения соответствующих теоретических зависимостей. [c.5] Количественная оценка влияния особенностей нестационарной теплопроводности дисперсного материала на развитие температурного поля показывает, что отношение o i/0 расч, характеризующее величину ошибки, которую может повлечь за собой применение классического дифференциального уравнения теплопроводности при определении температуры охлаждающейся в дисперсной среде плоской поверхности, имеет характерный максимум (при т=4,0 сек для частиц диаметром 2,07 мм), величина которого составляет свыше 135 /о. [c.7] В последнее время пульсирующий слой начинает находить применение в практике при обработке различных дисперсных материалов [1—4]. [c.8] Из работ [1—5] известно, что в аппаратах с прерывистой подачей газа интенсифицируется теплообмен для сыпучих и несыпучих продуктов благодаря тому, что при каждой новой пульсации газа изменяется как укладка частиц, так и режим обтекания последних потоком газа. [c.8] В литературе в настоящее время отсутствуют экспериментальные данные по влиянию частоты пульсаций газового потока на унос зернистого материала из слоя, хотя это необходимо учитывать при проектировании аппаратов с пульсирующим слоем. [c.8] При продувании слоя дисперсного материала стационарным или пульсирующим потоком газа со скоростью, достаточной для придания слою движения, в последнем образуются газовые пузыри или газовые поршни, скорость подт ема которых может превышать скорости витания частиц. [c.8] Газовые пузыри, разрываясь у поверхности слоя, способствуют выбросу в сепарационную зону и дальнейшему уносу даже тех частиц, скорость витания которых выше средней скорости газового потока. Если высота сепарационной зоны меньше высоты подбрасывания частиц, то последние будут унесены из слоя. [c.8] Для экспериментальной проверки этого вывода были проведены опыты по определению влияния частоты пульсаций газового потока на унос зернистого материала из слоя. Экспериментальная установка состояла из цилиндрической стеклянной колонны с внутренним диаметром 57 мм и высотой 1100 мм, в верхней части которой находился специальный матерчатый уловитель уноса. В качестве дисперсного материала использовались узкие фракции сухого кварцевого песка с размером частиц =0,257 и 0,357 мм. Диаметр частиц й определялся как среднее арифметическое из размеров отверстий соответствующих сит (проходного и непроходного). [c.10] Из таблицы видно, что унос зернистого материала из пульсирующего слоя увеличивался как с уменьшением частоты пульсаций газового потока, так и с увеличением скорости газа. [c.11] Следует отметить, что в наших опытах унос материала из слоя начинался при среднеинтегральных скоростях фильтрации, меньших скорости свободного витания частиц, определенной по интерполяционной формуле Тодеса [6]. [c.11] В работах [2, 3] показана возможность эффективного применения псевдоожиженного слоя, непосредственно нагреваемого электрическим током, для осуществления ряда электротермических процессов, таких, как хлорирование двуокиси циркония, восстановления окислов металлов, получения карбидов, фосфора и т. д. Учитывая, что в этих перспективных применениях псевдоожиженного слоя последний представляет собой смесь материалов различной электрической проводимости, представляют значительный практический интерес исследования влияния соотношения проводящих-неэлектро-проводящих зернистых материалов, составляющих слой, на его электрическое сопротивление и работу в качестве нагревательного элемента. Так как в литературе подобные данные отсутствуют, нами проведено исследование влияния на удельное сопротивление псевдоожиженных слоев частиц искусственного графита добавок материала с высоким удельным электрическим сопротивлением р, мало изменяющимся с температурой. [c.12] В качестве объектов исследования были выбраны смеси частиц окиси алюминия рм = 3700 кг1м и графита рм = = 1550 кг м , предварительно прокаленного в атмосфере чистого аргона до 1000°С, фракционного состава, приведенного в таблице. [c.12] Процент частиц окиси алюминия в слое составлял 15, 25, 33 и 50% от объема всего слоя, а их диаметр выбирался таким образом, чтобы получались равновзвешивающиеся смеси (отношение диаметров частиц смеси около 1,5). Кроме того, была проведена серия опытов с 25%-ной добавкой частиц окиси алюминия, когда их диаметр варьировал в довольно широких пределах (см. таблицу) при неизменном диаметре частиц графита. [c.12] Полученные результаты (рис. 1, 2) позволяют сделать некоторые качественные выводы. Как известно, прохождение тока через псевдоожнженный слои обусловливается сохранением в неоднородном псевдоожиженном слое даже при больших числах псевдоожижения соприкосновения частиц, собранных в агрегаты, которые остаются непрерывной фазой . Очевидно, в общем случае ток может проходить через участки непосредственного соприкосновения контактирующих частиц и через газовые прослойки, имеющиеся между ними. Однако вследствие гораздо более высокого электрического сопротивления ожижающей среды электропроводность псевдоожижен-ной системы будет определяться в основном проводимостью скелета частиц, имеющей некоторый среднестатистический характер. В свою очередь основное электрическое сопротивление проводящих цепочек, замыкающих электроды, сосредоточено в местах контактов и определяется количеством контактов и площадью соприкосновения отдельных част щ [II. [c.13] Электрическое сопротивление псевдоожиженных слоев колеблется во времени из-за барботажа газовых пузырей. Добавление в слой неэлектропроводных частиц приводит к значительным колебаниям мгновенных значений [67%], которые могут быть настолько велики, что измерение электрического сопротивления слоя носит весьма приближенный характер. Объясняется это тем, что из-за уменьшения числа проводящих цепочек, образующихся в слое, крупные пузыри разрывают большее их относительное количество. Для облегчения отсчета средних значений электрического сопротивления необходимо увеличение поверхности электродов и расстояния мел ду ними. [c.15] Вернуться к основной статье