Теплообмен формы частиц

В первых четырех главах рассмотрен стационарный массо- и теплоперенос к каплям и пузырям (главы 1 и 2) и к твердым частицам (главы 3 и 4) при больших числах Пекле в отсутствие объемных химических реакций при диффузионном режиме химической реакции на меж-фазной поверхности. При этом сначала рассматриваются частицы простой формы (сфера, цилиндр) в потоке простой структуры. Далее исследуется влияние изменения формы частиц, усложнения структуры потока, взаимодействия частиц между собой. В главе 5 учитывается влияние поверхностной или объемной химической реакции, протекающей с конечной скоростью при больших числах Пекле. Массо- и теплообмену реагирующих частиц с потоком газа (малые числа Пекле) посвящена глава 6. Содержание главы 7 составили нестационарные задачи массо- и теплопереноса. [c.7]

Теплопроводность твердых частиц Хт, согласно данным многочисленных исследователей, на коэффициент теплоотдачи не влияет [518, 675, 745, 748]. В опытах по теплообмену с частицами песка и алюминия [Хт соответственно 0,28 и 175 ккал (м ч град)] для неска получены даже несколько большие значения а, чем для алюминия [548, 748]. Это можно объяснить разницей в форме и гранулометрическом составе слоя. В другой работе [652] отмечена очень слабая зависимость а от теплопроводности [c.306]

Примем следующую логическую модель процесса. Реагирование протекает на поверхности частицы топлива сферической формы частица в газовой среде находится в покое или движется вместе с ней с одинаковой скоростью горение выделяющихся летучих и догорание продуктов неполного сгорания происходит в объеме газовой среды. Конвективный перенос тепла из системы отсутствует, а лучистый теплообмен моделируется взаимодействием реагирующей смеси с облучателем, температура которого принимается постоянной теплообмен реагирующих частиц с газовой средой происходит путем конвекции и диффузионной теплопроводности. [c.349]

Интересные результаты по теплообмену между частицами и потоком газа в кипящем слое, полученные Розенталь, приводятся в работе А. В. Лыкова [46]. Опыты проводились с частицами желатины различной формы и различной влажности. Так же как и в опытах И. М. Федорова, при сушке желатины температуру частиц в процессе опыта можно было считать постоянной и равной температуре насыщения при данном парциальном давлении. [c.60]

Опыты по теплообмену между газом и частицами окиси алюминия и силикагеля проводились Кеттерингом при постоянной температуре поверхности частиц, что обеспечивалось благодаря выпариванию содержащейся в них влаги. Температура воздуха измерялась обычными термопарами. Температура частиц принималась равной температуре насыщения. Форма частиц значительно отличалась от шарообразной, хотя условно частицы считались сферическими. Результаты исследования были обработаны в критериальной форме и приводятся на рис. 27. [c.61]

Электрическая дуга воспламеняется в результате интенсивности электрических полей и наружной ионизации, образуясь в первый момент в точках минимального расстояния между электродами. Однако воспламенение дуги начинается со стороны потока газов внутрь электродов, принимая одновременно вращательное движение вследствие круглой формы реактора и поступления газов в реактор по касательной. На концах электродов, где заряженные частицы утрачивают скорость, они скапливаются и дуга фиксируется на стенке. Теплообмен между дугой и газом происходит около электродов, где газы имеют большую скорость движения. Реакционные газы, пары воды и образовавшаяся сажа удаляются в установки для отделения механических примесей от сажи, концентрирования и очистки ацетилена. [c.112]

На интенсивность теплообмена между взвешенным слоем и поверхностью влияет много факторов скорость газа, размеры частиц, физические свойства газа и частиц, форма и место расположения теплообменных поверхностей в слое и т. д. [c.47]

Теплообмен — микроскопическая, т. е. неупорядоченная, форма передачи энергии хаотически двигающимися частицами. Направление передачи теплоты определяется температурой. [c.23]

Такая же формула справедлива и для числа Нуссельта, соответствующего теплообмену частицы произвольной формы со средой при фиксированной температуре ее поверхности [112]. [c.261]

Напомним, что приведенные выше результаты могут быть использованы и при расчете числа Нуссельта в задаче о теплообмене частицы произвольной формы при фиксированной температуре ее поверхпости. [c.267]

Тепловой поток за счет излучения к двухфазному слою, прилегающему к высокотемпературной поверхности, обусловлен поглощением газообразной среды и каплями. Теплообмен излучением в излучающих, поглощающих и рассеивающих средах — одна, из основных проблем теплообмена излучением и рассматривается в различных аспектах в большом количестве исследований, см. например 1.7—1.10]. Рассеяние и поглощение излучения сферическими частицами, каковыми можно полагать капли, исследовано меньше. Рассеяние излучения сферическими частицами, размеры которых малы по сравнению с длиной волны излучения, исследовал Релей. Более общая теория поглощения и рассеяния излучения малыми однородными частицами, имеющими простую форму (сфера, круговой цилиндр), была сформулирована Мй [1.7]. [c.45]

Поскольку для определения коэффициента теплообмена в газовзвеси используется соотнощение Ын = аНе", то необходимым условием является квазистационарность процесса. Обычно для соблюдения этого условия принимается, что критерий В1 = а Ам<С1 считается вполне достаточным для пренебрежения градиентом температуры В1=0,1—0,2. Поскольку критерии подобия представляют собой меру относительной интенсивности двух процессов, то В1<С1 означает, что процесс теплопроводности значительно интенсивнее, чем внешний теплообмен, и что оба эти процесса несоизмеримы. Во взвешенном состоянии в большинстве случаев это условие соблюдается за счет применения частиц небольшого размера. Однако квазистационарность процесса характеризуется не только величиной критерия В1, но и временем наступления такого состояния, т. е. величиной критерия Фурье Ро. Наличие или отсутствие перепада температур по сечению частицы можно установить только путем сравнения температуры на поверхности и в центре частицы. Поскольку для рассматриваемых процессов используются частицы шарообразной формы, то ниже приведено принадлежащее В. А. Шейману такое сравнение для шара. [c.40]

Применение геометрического коэффициента формы позволяет обобщить данные по теплообмену как для шарообразных частиц, так и для частиц неправильной формы. Все данные по теплообмену, приведенные в настоящей работе, если это не будет отмечено отдельно, относятся к м. [c.47]

На интенсивность межфазного теплообмена поверхности частиц с несущим газовым потоком значительное влияние оказывает быстрое вращение движущихся частиц (см. подраздел 3.2.2), особенно существенное для частиц неправильной формы вращение интенсифицирует внешний теплообмен частиц. Еще одна особенность поведения мелких частиц состоит в их частичном увлечении в пульсационное движение несущего турбулентного потока газа. [c.257]

Шероховатость частиц влияет как на гидродинамические [181], так и на некоторые теплообменные характеристики [249] псевдоожиженного слоя. В частности, от шероховатости частиц зависят порозность слоя и его насыпной вес. Неподвижный слой более шероховатых частиц, при прочих равных условиях, обладает относительно большим гидравлическим сопротивлением движению газа. Практически учет шероховатости весьма затруднителен, в особенности для частиц неправильной формы. Для частиц правильной геометрической формы состояние поверхности частиц, видимо, можно приближенно оценить путем сопоставления перепадов давления для исследуемых частиц и частиц, аналогичных по форме и размеру, но с гладкой поверхностью. [c.47]

Промышленные аппараты для процессов, сопровождающихся выделением или поглощением тепла, снабжаются разнообразными теплообменными устройствами, преимущественно вертикальными и горизонтальными пучками труб, а также змеевиками различной формы. Важно, чтобы теплообменные поверхности не мешали псевдоожижению и не вызывали образования застойных зон вследствие экранирования отдельных областей слоя (чтобы предотвратить возникновение местных перегревов и агломераций твердых частиц). [c.589]

Горизонтальные трубы. Были проведены исследования влияния на теплообмен с горизонтальными погруженными трубами диаметра, размера, формы и плотности частиц, а также скорости газа. На основе данных, полученных на крупномасштабных установках, были предложены зависимости [c.243]

Перенос энергии в форме тепла , происходящий между телами, имеющими различную температуру, называется теплообменом. Движущей силой любого процесса теплообмена является разность температур более нагретого и менее нагретого тел, при наличии которой тепло самопроизвольно, в соответствии со вторым законом термодинамики, переходит от более нагретого к менее нагретому телу. Теплообмен между телами представляет собой обмен энергией между молекулами, атомами и свободней электронами в результате теплообмена интенсивность движения частиц более нагретого тела снижается, а менее нагретого-г возрастает. [c.260]

Соединения кремния встречаются в природных водах в форме различных минеральных и органических соединений. Это — кремниевая кислота, ее соли (гидросиликаты и силикаты), а также частицы различных алюмосиликатов в коллоидном и взвешенном состоянии и органические соединения кремния. Концентрация кремния в природных водах обычно не превышает нескольких миллиграммов в литре, но в водах северных рек она выше и может достигать десятков мг/л. Соединения кремния вызывают образование на стенках теплообменной аппаратуры трудноустранимой накипи, имеющей малую теплопроводность. [c.62]

В циркуляционных кристаллизаторах кристаллы, имеют округлую форму [1]. При замене кристалла эквивалентным шаром с учетом отсутствия взаимодействия между кристаллами теплообмен в системе твердые частицы — жидкость сводится, с учетом симметрии, к решению дифференциального уравнения теплопроводности [c.129]

Q — Количество теплоты, тепловой эффект. Количественная мера теплоты — формы передачи энергии беспорядочного движения частиц, образующих любое тело количество энергии, получаемой или отдаваемой системой при теплообмене (подробнее см. курс физики). Единицы величины Q [c.210]

Теплообмен в концентрированных суспензиях экспериментально изучен в работе [65], в которой были использованы модельные системы с частицами различной формы. Данные этой работы весьма ценны для моделирования суспензионных процессов полимеризации. [c.127]

Конвективный теплообмен между потоком газа и закрепленными частицами правильной формы исследован достаточно подробно и в общем случае описывается критериальным соотношением вида [c.213]

Как отмечалось выше, физические свойства частиц, а также их размер и форма влияют на теплообмен в псевдоожиженном слое. Так, например, рост массы частиц ут приводит К уменьшению интенсивности движения частиц, а с ростом размера частиц, как показывают результаты многих работ, уменьшаются значения Отах-Частицы более округлой формы испытывают меньшее сопротивление при перемещениях, их движение становится более интенсивным и величина Отах увеличивается. [c.29]

В литературе почти нет работ, посвященных изучению влияния на теплообмен формы и состояния поверхности частиц, а также их гранулометрического состава. Установлено лищь, что частицы более округлой формы испытывают меньшее сопротивление при взаимных перемещениях их движение в слое более интенсивно и величина коэффициента теплоотдачи выше. Кстати, объемная концентрация таких частиц в слое (1 — е) при прочих равных условиях выше, чем концентрация частиц неправильной формы. Поэтому не вызывает удивления появление в расчетных зависимостях некоторых исследователей [369, 480, 580] величины насыпного веса твердого материала, что в какой-то степени отражает форму частиц [181]. [c.305]

Для проведения анализа примем следующие допущения 1) рассматривается случай слабозапыленных потоков, когда влияние частиц друг на друга мало 2) частицы имеют сферическую форму 3) движение частиц определяется действием только двух силовых факторов силой аэродинамического сопротивления и силой тяжести 4) пульсации физических свойств несущего газа не учитываются 5) предполагается аддитивность осредненного и пульсационного динамического скольжения между фазами при определении мгновенного значения коэффициента сопротивления частиц 6) теплообмен между частицами и несущей фазой определяется только конвективной составляющей 7) градиент температуры внутри частицы пренебрежимо мал. [c.43]

Поскольку экспериментальные результаты но теплообмену между частицами и газом в кипящем слое до сего времени вызывали сомнение, указанное соотношение может оказаться весьма полезным при оиределении правильпой формы выражения для вычис.ления коэффициентов теплообмена. [c.69]

В ряде случаев варианты конструктивного оформления деталей, размещаемых в псевдоожиженном слое, ограничены, тем не менее имеются благоприятные возможности для надлежащего выбора размера и расположения теплообменных труб, ориентации и формы разного рода устройств, способствующих более однородному псевдоОжижению. Конструктивные соображения могут, однако, потребовать противоположных решений, так что приходится идти на компромисс. Например, химические реакции и процессы массообмена в псевдоожиженном слое протекают обычно более эффективно при меньших размерах газовых пузырей и равномерном их распределении в объеме слоя, это следует учитывать, конструируя систему перераспределительных перегородок. С другой стороны, перемещение твердых частиц, вызываемое движением газовых пузырей, благоприятно сказывается на теплообмене слой — поверхность и перемешивании зернистого материала, в таких процессах, естественно, система перераспределительных перегородок не должна быть чрезмерно развитой, чтобы не препятствовать интенсивному движению теердых частиц. [c.522]

До некоторой степени аналогично и положение пакетной модели теплообмена кипящего слоя с погруженными в него поверхностями. Выявив основной фактор интенсификации внешнего теплообмена, — нестационарность соприкосновения плотной фазы (пакетов) с поверхностью — эта модель позволила определить те основные параметры, от которых зависит коэффициент теплоотдачи и наиболее удобные формы критериальных зависимостей, численные коэффициенты и показатели степени, в которых оказалось целесообразно подбирать эмпирически. И хотя эту схему в дальнейшем пришлось дополнять введением понятия контактного сопротивления теплообмену, а для крупных частиц учиты-284 [c.284]

Большинство исследований связано с изучением влияния концентрации твердых частиц в потоке на теплообмен мелсду твердой и газовой фазами. При этом учитывается, что форма твердых частиц не является строго сферической, и это усложняет процесс теплообмена [17]. Присутствие твердых частиц в восходящем газокатализаторном потоке повышает турбулизацию потока и коэффициент теплоотдачи [46]. Перенос тепла частицами играет незначительную ролЬ при малых значениях удельной загрузки потока, поскольку отсутствует перемешивание частиц. Улучшение теплообмена при введении твердой фазы в газ менее заметно при высоких числах Рейнольдса [96]. [c.194]

Ниже мы приводим несколько уравнений Гинстлинга [34], характеризующих кинетику превращений в смесях твердых веществ и, по нап1ему мнению, позволяющих получать результаты, в достаточной мере приближающиеся к реальным. Эти уравнения выведены для следующих упрощенных условий 1) анизотропия компонентов реакционной смеси не влияет на кинетику процесса 2) зерна реагентов практически равновелики, а форма их близка к правильной (шаровой или кубической) 3) скорость процесса не лимитируется теплообменом между реагирующими веществами и окружающей средой и не зависит от скорости плавления или кристаллизации 4) массопередача осуществляется в результате движения частиц лишь одного компонента (вследствие большого различия в подвижности частиц реагентов) 5) слой твердого продукта реакции отделен от реагирующего компонента резкой границей 6) процесс квазистационарный, саморегулирующийся — скорость всех его стадий зависит от скорости самой медленной из них. [c.348]

В [82, 83] исследовался теплообмен частицы любой формы в поступательном и сдвиговом потоках при произвольной зависимости коэффициента температуропроводности от температуры. Для среднего числа Нуссельта были получены три первых члена асимптотического разложения по малому числу Пе кле. В работе [8] в предположении постоянства чисел Шмидта и Прандтля и степенного закона изменения вязкости от температуры рассматривалась задача о совместном тепломассоперепосе к сферической частице в потоке сжимаемого газа при малых числах Рейнольдса. Совместный тепломассообмен частицы любой формы с поступательным (и сдвиговым) потоком вязкого теплопроводного газа в случае произвольной зависимости коэффициентов переноса от температуры изучался в [83, 85, 91, 165]. Считалось, что температура и концентрация на поверхности частицы и вдали от нее постоянны [83, 85, 165] или на поверхности частицы протекает химическая реакция (в диффузионном режиме), которая сопровождается тепловыделением [91]. Для чисел Шервуда й Нуссельта найдено два старших члена асимптотического раз ложения по малым числам Пекле. [c.267]

Уравнение (I) отражает дискретно-стадийный характер сушки, при этом первое слагаемое описывает протекание процесса в периоде постоянной скорости сушки, второе - в дериоде падалхцей скорости, стретье - учитывает частичную конденсацию влаги из сушильного агента, происходящую в верхней части слоя. Уравнение (2) описывает динамику прогрева слоя влажного материала, происходящего 1фи удалении влаги. Этот гфоцесс весьма сложен даже при чистом теплообмене вследствие, например, случайного расположения частиц в слое, колебания их размеров, формы и пр. [4 ], Поэтому процесс прогрева слоя при сушке имеет смысл рассматривать кая многомерную динамическую систему с несколькими детерминированными входами и наложенным стохастическим щумом. Это позволяет использовать для расчета теорию стохастических временных рядов. [c.111]

По мнению авторов [94, 125] все приведенные предпосылки и теории являются в принципе правильными. Каждый из рассмотренных механизмов в зависимости от конкретных свойств объектов сушки и условий тепло- и массообмена с окружающей средой вносит свой вклад в формо- и структурообразование частиц при сушке капель жидких материалов. В частности, не вызывает сомнений внедрение пузырьков воздуха в капельки в момент распыления жидкости. После образования твердофазного поверхностного слоя в нем действуют одновременно силы, обусловленные внутренним испарением и раздуванием оболочки (по Маршаллу) и продавливанием корки внутрь частицы (по Томану). Если количество тепла, подводимого к капле от газа, равно количеству тепла, отводимого от капли с испаряющейся влагой (эквивалентный теплообмен), то в формировании структуры частицы будет преобладать механизм Томана. Если же количество тепла, передаваемого от газа к капле, больше количества тепла, отводимого испаряемой влагой (неэквивалентный тепломассообмен), то избыток тепла пойдет на нагрев капли и приведет к внутреннему парообразованию, нередко сопровождающемуся кипением жидкой фазы. В последнем случае давление паров при наличии плохо паропроницаемой эластичной пленки приведет к раздутию частицы, а при жесткой непористой корке - к разрушению, т.е. будет преобладать механизм Маршалла. [c.119]

Теплообмен (англ. heat ex hange) — процесс переноса энергии в форме тепла, происходящий между телами с различной температурой. Теплообмен происходит в аппаратах технологических установок нефтегазопереработки при непосредственном контактировании сред с разной температурой, а также в поверхностных аппаратах, например, в трубчатых печах, теплообменниках при нагревании исходного сырья и охлаждении получаемых продуктов. Движущей силой теплообмена является разность температур между более и менее нагретым телами, при наличии которой тепло самопроизвольно в соответствии со вторым законом термодинамики переходит от более нагретого телу к менее нагретому. В результате теплообмена интенсивность движения частиц более нагретого тела снижается, [c.169]

Массоотдача при ламинарном движении жидкости. Массоотдачу при ламинарном режиме движения жидкости можно рассчитать путем совместного решения уравнений переноса массы (I. 147) и количества движения (I. 142) с учетом начальных и граничных условий. Такое решение возможно, если жидкость ограничена фиксированной поверхностью. Даже для случаев, когда эта поверхность имеет простую форму, аналитическое решение оказывается возможным при введении ряда упрощающих допущений. Ниже рассматривается массоотдача от стенки к жидкости при движении последней в плоском и цилиндрическом каналах, а также при обтекании сферической частицы. С массоотдачей к жидкости, движущейся в плоском и цилиндрическом каналах, приходится иметь дело при расчете различных теплообменных и массообменных аппаратов, Массоотдача при обтекании сферических частиц встречается во многих процессах массопередачи — экстракции, ректификации, выщелачивании, распылительной сушке и т, д. [c.414]

Конструкции аппаратов для проведения процессов растворения и экстрагирования зависят от характера обрабатываемой твердой фазы, т. е. от размеров частиц и их формы и от требований к степени отработки материала или к выходной концентрации растворителя [13, 14]. Распространены простые аппараты периодического действия [15, 16], в которых экстракция осуществляется из неподвижного слоя дисперсного материала. Экстрагент входит в аппарат (рис. 2.22) сверху через распределительную решетку 1 и проходит слой материала, расположенного на решетках 3—5. Выгрузка отработанной твердой фазы производится поворотолм вокруг оси 7 нижней крышки 6 с решетками 4 м 5. Создание непрерывной технологической линии осуществляется соединением аппаратов периодического действия в батареи. Экстрагент, как правило, проходит все аппараты последовательно противотоком или прямотоком к обрабатываемому материалу. Для поддержания заданного теплового режима между соседними аппаратами устанавливаются теплообменные аппараты. [c.146]

В. Б. Саркиц, И. П. Мухленов и Д. Г. Трабер [39—41] провели общирное исследование процесса теплоотдачи от взвешенного слоя зернистого материала к теплообменному элементу на установке, представлявшей собой кварцевую трубу, снабженную электрическими спиралями, включаемыми в сеть через реостаты. Диаметр труб был 49, 73 и 100 мм, высота 1 м. Снаружи труба теплоизолировалась асбестовым полотном. В слой зернистого материала помещался водяной холодильник в виде медного змеевика. Псевдоожижение производилось воздухом. В качестве твердой фазы было использовано десять различных зернистых материалов со средним диаметром частиц 0,127—4,5 мм. Частицы в большинстве случаев имели угловатую форму и сильно шероховатую поверхность, за исключением специально [c.105]

Эффективная теплопроводность зернистых систем в общем случае определяется одновременным проявлением трех видов теплообмена теплопроводности компонентов зернистой системы, конвективного теплообмена в порах между зернами и излучения. Доля участия в общей эффективной теплопроводности каждого из указанных видов теплообмена зависит от условий, определяемых многими факторами. Совокупный теплообмен в такой геометрически сложной системе, как зернистый слой, трудно поддается теоретическому описанию и экспериментальному исследовадию, особенно при малых размерах частиц зернистой системы (пылевидные материалы), которые склонны к образованию пустот (сводов) и локальных уплотнений. Поэтому исследования целесообразно проводить для более простых случаев, а именно с зернистыми материалами, не образующими внутри себя, пустот (сводов) и уплотнений, т. е. с зернистыми материалами из частиц округл( й формы и достаточно больших размеров в условиях, [c.23]

Коэффициент теплоотдачи во взвешенном слое при скоростях газового потока, близких к критической (шкрл) скорости начала образования взвешенного слоя, можно определить пока очень приближенно из-за невозможности точно найти фактическую поверхность теплообмена, так как не вся поверхность отдельной частицы (особенно при ее неправильной форме) будет участвовать в теплообмене, а также вследствие невозможности замерить температуру движущихся в слое частиц. Кроме того, не всегда можно обеспечить равномерность газораспределения в слое. [c.19]

В различных отраслях техники и химической технологии широко применяются массо- и теплообменные аппараты, в которых одна из взаимодействующих фаз диспергируется в другой. Дисперсная среда может находиться в виде неподвижных насыпных слоев, в псевдоожиженном состоянии или двигаться в противотоке со сплошной фазой. Для расчета таких аппаратов и процессов, протекающих в них, необходимо знать механизм в силу гидродинамического взаимодействия частиц с вязким потоком. Скорость движения частиц в стесненном потоке зависит не только от их размера, формы, физико-химических свойств среды, но и от объемной концентрации. Зависимость от объемной концентрации обусловлена гидродинамическим взаимодействием между частицами. В даль нейшем при рассмотрении стесненного обтекания часто будет употребляться термин пробная частица , под кодюрым подразумевается произвольно выбранная из потока частица. Скорость ее движения, как правило, меньше скорости изолированной частицы. При этом, конечно, имеется в виду отсутствие отдельных скоплений частиц, окруженных чистой жидкостью и движущихся подобно облаку . Скорость такого облака, может значительно превышать скорость движения отдельной частицы за счет сил инерции. Вязкость среды, содержащей дисперсные включения, превышает вязкость чистой жидкости вследствие появления срезывающих на пряжений при движении частиц. В этом случае говорят об эффективной вязкости среды. [c.39]

Таким образом, теплообмен и работа являются формами обмена энергией, а количество теплоты и количество работы являются мерами передаваемой энергии. Разница между ними состоит в том, что теплота является формой передачи микрофизического, неупорядоченного движения частиц (и, соответственно, энергии этого движения), работа же представляет собой форму передачи энергии упорядо-че ого, организованного движения материи. [c.10]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология