ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплообмен и пузырьковая модель слоя из "Промышленное псевдоожижение" Наряду с рассмотрением массообмена мы предлагаем вниманию краткий обзор опубликованных работ по теплообмену и постараемся объяснить полученные данные с позиций пузырьковой модели слоя. Предварительно отметим сходство полученных данных, касающихся этих двух явлений. [c.190] Для слоев пз мелких частиц р, мм, от 0,3 до 1,0 экспериментальные данные сведены в табл.УП.З и представлены на рис. УП-З. Хотя разные исследователи использовали различную методику, полученные результаты образуют согласующееся целое и ясно показывают, что при критериях Рейнольдса ниже 100 критерий Нуссельта резко падает по сравнению с расчетной величиной, полученной по экстраполяционным уравнениям (УП,41) или (VI 1,42), становясь значительно меньше значения, соответствующего теплообмену одиночной сферы, т. е. Nup = 2. Для объяснения этого факта были предложены качественная аргументация [17] и модель течения газа по каналам в плотных слоях [19]. [c.191] Угловой коэффициент этой температурной зависимости как функция высоты в полулогарифмических координатах дает нам Ър. [c.195] Температура частиц измерялась при помощи термопары с обнаженным спаем, помещенной в среднюю зону слоя [22], в падающий слой [25] или по температуре газа на выходе [26]. Эти различные способы измерения дают, как правило, одинаковые [23] значения Т . [c.195] Некоторые исследователи [22, 23] измеряли температуру газа по показаниям термопары с отсосом, спай которой омывался газом. Другие для получения [9, 24, 27] сведений о температуре газа пользовались показаниями термопары с обнаженным спаем. Если термопара с отсосом выполнена так, что газ застаивается в гильзе, например вследствие большого гидравлического сопротивления газозаборного тракта, тогда она будет регистрировать нечто среднее между температурами пузыря и плотной фазы слоя и ее показания приблизятся к показаниям термопары с обнаженным спаем. С другой стороны, если гильза термопары с отсосом представляет собой небольшое гидравлическое сопротивление, то она будет пропускать главным образом газ из пузырей, поскольку это будет соответствовать более низкому гидравлическому сопротивлению. Таким образом, в этом случае термопара будет показывать температуру, близкую к температуре газа в пузыре. Подобные измерения проиллюстрированы на рис. VI1-5. [c.195] Такое объяснение подтверждается данными 122] об использовании термопар обоих видов в прирешеточной зоне холодного слоя при вводе горячего газа. По этим сведениям температура, измеренная термопарой с обнаженным спаем, совпадала с показаниями или была ниже показаний термопары с отсосом. В некоторых случаях, например для слоев мелких частиц, она находилась приблизительно посредине между показаниями термопары с отсосом и температурой частиц. [c.196] Поскольку информация, которая позволила бы установить взаимосвязь между коэффициентами теплообмена, полученными с помощью этих двух приемов измерений температуры, отсутствует, а результаты, полученные обоими способами, хорошо совпадают (см. рис. УП-6), в дальнейшем не будем их разграничивать. [c.196] Как видим, каждое допущение приводит к различным расчетным разностям температур и, следовательно, к разным коэффициентам теплообмена. [c.197] В табл. 11.4 было отмечено, что все, кроме одного, экспериментаторы, пользовавшиеся нестационарным методом исследования, принимали допущение об идеальном перемешивании, в то время как все работы, основанные на стационарном методе и все исследования по массообмену основывались на модели идеального вытеснения. [c.197] Были сделаны попытки [35] систематизировать доступные данные как по теплообмену, так и по массообмену, коррелируя произведения 8Ь-8с 0 33 или Nup Pг ° 3 с Кере . Они привели к заключению, что опубликованные экспериментальные данные нельзя описать единой зависимостью. [c.198] Трактовка теплообмена будет краткой, поскольку о нем уже говорилось при рассмотрении массообмена. [c.198] Измерения, сделанные термопарами с отсосом или термопарами с обнаженным спаем соответствуют этим двум уравнениям. [c.200] Рассмотрим общий процесс теплообмена газа со слоем и затем передачу тепла от слоя к ограждающим поверхностям. Поскольку на выходе газ и частицы слоя всегда очень близки к тепловому равновесию, теплообмен частиц е газом никогда не является лимитирующим в общем процессе теплообмена. Лимитирующей составляющей является перенос тепла от слоя к ограждающим поверхностям. [c.200] Это не означает, что теплообменом газа с частицами всегда можно пренебрегать. В ряде ситуаций — таких, как быстрое охлаждение горячих газов для повышения селективности процесса, необходимо знать hp и зависимость его от различных факторов. Такая ситуация в общем виде рассматривается в некоторых примерах и задачах к главе Х1П. [c.200] Как упоминалось в этой главе и будет проиллюстрировано примерами VII.2 и VII.3, твердые частицы, диспергированные в пузырях, могут играть существенную роль в тенло- и массообмене. В противоположность этому, в главе VIII будет показано, что каталитические реакции протекают неизмеримо медленнее, чем сопутствующие процессы тепло- и массообмена. Таким образом, при расчетах степени превращения диспергированными в пузырях частицами можно пренебречь. Однако имеется класс каталитических реакций, где частицы, диспергированные в пузырях, играют, вероятно, значительную роль. К таким реакциям относится постепенная дезактивация термолабильных катализаторов, которая наблюдалась в ряде быстро протекающих экзотермических реакций, идущих при низких температурах. Объяснением этого явления может служить резкий температурный скачок, возникающий при попадании частиц в пузырь реагирующего газа. [c.200] Пример VII.3. Соответствие пузырьковой модели опубликованным данным по теплообмену. [c.200] По данному эффективному размеру пузыря в слое рассчитать критерий Нуссельта для теплообмена между газом и частицами при условиях, соответствующих данцым работы [23J. Представить результаты в графическом виде и сравнить их с опубликованными экспериментальными значениями. [c.200] Решение. Искомые критерии Нуссельта можно найти из уравнения (VII,56). [c.200] Кривые, рассчитанные по этому уравнению для различных диаметров частиц, показаны на рис. V11-7. Там же приведены экспериментальные данные, полу-ненные в работе [23J. [c.201] Имеются также экспериментальные данные по тепло- и массообмену [9]. Интересно отметить, что при одном и том же размере пузыря пузырьковая модель дает удовлетворительное совпадение результатов как для массообмена (см. задачу 2 и кривые на рис. VI1-2), так и для теплообмена (см. задачу 3 и кривые 5—8 на рис. VII-7). [c.201] Вернуться к основной статье