Массо- и теплообмен при движении частиц

МАССО- И ТЕПЛООБМЕН ПРИ ДВИЖЕНИИ ЧАСТИЦ [c.167]

При экспериментальном определении коэффициентов массо- или теплоотдачи при движении частиц необходимо оценить коэффициенты переноса в период образования капель или пузырей и при их коагуляции на границе раздела фаз на выходе из колонны. Массо- и теплообмен при образовании частиц для капельного (пузырькового) или струйного истечения будем называть входным концевым эффектом или просто концевым эффектом. Насыщение частиц в месте их коагуляции на границе раздела фаз назовем выходным концевым эффектом. [c.209]

Если при движении частиц (кристаллов) межфазный массо- и теплообмен обусловлен градиентами температур и концентраций в несушей фазе, то задачи определения параметров процесса кристаллизации относятся к внешним задачам массо- и теплообмена. [c.247]

В присутствии примесей процесс теплопередачи определяется уже не скоростью отвода тепла, выделяющегося при конденсации, а, главным образом, интенсивностью движения частиц пара из центральной части трубок к поверхности, на которой происходит конденсация. Движение пара обусловлено как диффузией, так и конвективным обменом. Скорость движения пара к поверхности определяется разностью парциальных давлений у поверхности и в основной массе. В процессе конденсации воздух концентрируется у поверхности охлаждения и создает дополнительное сопротивление движению пара к поверхности. Ограниченный приток пара к поверхности постепенно вызывает увеличение толщины экранирующего слоя инертных газов, поэтому коэффициент теплоотдачи снижается. В парогазовой смеси всегда присутствует некоторое количество инертных примесей даже после эффективного их удаления, что приводит к уменьшению парциального давления водяного пара н снижению температуры к. а следовательно плотности теплового потока на теплообменных секциях. [c.135]

В основу расчета положена система уравнений, описывающая движение частицы постоянной массы в неограниченном стенками восходящем потоке жидкости и конвективный теплообмен между теплоносителями — жидкостью и тверды-хмп частицами. [c.56]

Как видно из приведенного примера, использование моделирования движения частиц в координатах Эйлера — Лагранжа позволяет, во-первых, наиболее естественным образом учитьшать все разнородные по своей физической природе процессы (такие как массо-, теплообмен и т. п.), происходящие как в микромасштабе отдельной частицы, так и в макромасштабе всего аппарата в целом, а во-вторых — получить весьма детальную информацию о моделируемом объекте. [c.207]

С потоками различной природы приходится встречаться очень часто. Реки представляют собой потоки, в которых масса переносится под действием разности гидростатических давлений теплообмен, вызванный разностью температур, приводит к потокам тепла от нагретой почвы в атмосферу, или от более теплой атмосферы к массе снега. Заряженные частицы, несущиеся от Солнца, образуют в околоземном пространстве сложные потоки, движение в которых происходит под действием электрических и магнитных сил бури и ураганы — это потоки воздуха, движущиеся под влиянием разности давлений и температур. Такого рода примеров можно привести множество. Во всех случаях можно обнаружить, во-первых, явные признаки необратимости процесса, во-вторых, наличие разности значений интенсивной величины и, в-третьих, перенос какой-либо экстенсивной величины или нескольких таких величин (например, массы и энергии). Более внимательный анализ покажет, что один поток часто вызывает другой так, что между потоками возникает непосредственная связь. Если, например, два металла привести в контакт и поддерживать металлы при различной температуре, то между ними появится поток теплоты, но вместе с тем обнаружится и появление разности потенциалов, т. е. возникнет поток иной природы. Если же создать разность потенциалов, т. е. осуществить перенос зарядов, то появится разность температур, воз- [c.20]

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]

Характер движения жидкости определяется причиной, вызывающей его, поэтому различают вынужденное и свободное движение. Под вынужденным понимают такое движение, которое появляется в результате внешнего воздействия на движущуюся жидкость. В качестве примера можно привести движение жидкости, подаваемой по трубе насосом или компрессором. Свободное движение осуществляется благодаря внутренним причинам (например, движение, вследствие разности удельных весов прн различных температурах жидкости). С другой стороны, различают движение по характеру перемещения отдельных частиц с параллельными траекториями—ламинарное и с беспорядочными—турбулентное движение. Для определенной жидкости при постоянной температуре и заданной форме канала ламинарное движение существует только до некоторой предельной критической скорости. При больших скоростях оно становится турбулентным. Для процесса теплообмена между жидкостью и стенкой большое значение имеет характер движения. При ламинарном движении благодаря параллельности струй передача тепла от жидкости к стенке возможна только путем теплопроводности. При турбулентном движении, вследствие хаотического движения частиц, перенос тепла осуществляется путем теплопроводности и конвекцией вместе с перемещающимися массами жидкости происходит перенос тепла из слоев нагретых в более холодные. Особенно характерным является движение жидкости внутри трубы. Как показали опыты, при турбулентном движении непосредственно около стенки образуется слой жидкости с ламинарным движением. Этот слой, называемый пограничным (рис. 163), оказывает существенное влияние на теплообмен. В ядре роль конвекции доста- [c.320]

Физическими процессами, определяющими работу контактного аппарата, являются обмен количеством движения, массо- и теплообмен между потоком и частицами катализатора, а также между потоком и стенкой реактора. [c.53]

Принципиальная схема контактного аппарата со взвешенным слоем катализатора для экзотермических реакций приведена на рис. 103. В контактном аппарате имеется одна или несколько газораспределительных решеток. Реагирующая газовая смесь проходит снизу вверх, образуя над каждой полкой взвешенный слой катализатора. Продукты реакции удаляются из верхней расширенной части аппарата. Расширение предназначено для выделения из газа унесенных частиц катализатора. Отвод тепла из катализатора производится при помощи водяных холодильников, размещенных внутри слоев. Такой прием теплообмена позволяет отводить тепло интенсивно и регулировать интенсивность теплоотвода по слоям. Подбирая требуемую поверхность теплообмена в каждом слое, можно добиться максимального приближения к кривой оптимальных температур. Конструкция теплообменных устройств и всего контактного аппарата со взвешенным слоем проста не требуется сложных и громоздких промежуточных внутренних и внешних теплообменников и, кроме того, общая поверхность теплообмена значительно меньше, чем в аппаратах с фильтрующим слоем. Такое упрощение и сокращение теплообменных устройств возможно благодаря особым свойствам взвешенного слоя. Вследствие непрерывного движения твердых частиц тепло переносится конвекцией, и температура внутри слоя выравнивается. Коэффициент теплоотдачи от взвешенного слоя к поверхности теплообмена в десятки раз выше, чем для фильтрующего Слоя. По этим причинам возможен интенсивный отвод тепла из слоя без опасности затухания контактной массы, а также переработка газа с высокой концентрацией реагентов без опасности перегрева катализатора. По тем [c.268]

Если при движении твердой, жидкой или газообразной частицы межфазный массо- и теплообмен обусловлен градиентами температур и концентраций в сплошной среде, то поток к поверхности частицы можно определить с помощью уравнений баланса теплоты и массы для внешнего течения. При этом предполагается, что внутри частицы градиенты температуры и концентрации пренебрежимо малы по сравнению с соответствующими градиентами во внешнем потоке. Такие задачи относятся к внешним задачам мас-со- и теплообмена. Ввиду аналогии тепловых и диффузионных процессов для определенности в дальнейшем будем пользоваться терминами массопередачи. [c.62]

Кипением называют процесс парообразования на поверхности нагрева и в толще жидкости. Известны два вида кипения пузырьковое и пленочное. При пузырьковом кипении па поверхности нагрева, в так называемых центрах парообразования, возникают отдельные пузырьки пара, которые некоторое время остаются на иоверхности, увеличиваются в объеме, а затем отрываются и уходят в толщу жидкости. Основная часть поверхности, свободная от центров парообразования, омывается жидкостью. Отрыв пузырей от иоверхности вызывает непрерывные возмущения в слое, прилегающем к поверхности, и интенсифицирует теплообмен можд этой инертной частью жидкости и поверхностью на рева. Движение пузырей в толщу жидкости вызывает интенсивное перемешивание ее, вследствие чего нагретые частицы жидкости выносятся в основную массу, а более холодные — к поверхности нагрева. Такой механизм теплообмена обусловливает высокую интенсивность теплоотдачи. [c.124]

Книга представляет собой краткий справочник по химической гидродинамике и смежным разделам гидродинамики, тепломассообмена, механики дисперсных систем и химической технологии. Исследуется движение и массоперенос в трубах, каналах, пленках, струях и пограничных слоях. Рассматривается обтекание и массо-и теплообмен частиц, капель и пузырей различной формы с поступательным и сдвиговым потоком при различных числах Рейнольдса и Пекле. [c.2]

Многочисленные экспериментальные исследования, обобщенные в [7, 48, 54-57], показали, что движение частиц твердой фазы, начинающееся после достижения восходящим газовым потоком критической скорости начала псевдоожижения и ,, резко интенсифицирует процесс теплообмена между всей массой слоя и теплообменной поверхностью по сравнению с теплообменом стенки и неподвижного слоя дисперсного материала. Увеличение коэффициента теплоотдачи к стенке а ,, вначале значительное, по мере дальнейшего повышения скорости газа уменьшается. При некотором значении скорости газа Мопт коэффициент а , приобретает максимальное значение, и при дальнейшем увеличении скорости газа интенсивность теплообмена псевдоожиженного слоя с поверхностью уменьшается (рис. 4.2.5.1). Значение а , акс может достигать 600 Вт/(м К) при скорости газа, приблизительно в два раза превосходящей скорость начала псевдоожижения. В количественном отношении данные разных авторов различаются весьма значительно, особенно в области восходящей ветви кривой. Однако в области максимальных значений а , оказывается возможным простое обобщение опытных данных в виде корреляционной зависимости [c.258]

Влияние размера частиц на теплообмен можно объяснить в связи с их нульсационным движением [109]. Было показано, что при движении газа через слой твердых частиц, при прочих равных условиях (в частности, при неизменной средней скорости газа относительно стенок аппарата), эффективная скорость газа относительно частиц и, следовательно, коэффициент теплоотдачи ооч получаются наибольшими, когда частицы неподвижны относительно стенок аппарата. При возникновении вертикальных пульсаций скорость газа относительно частицы увеличивается при ее движении вниз и уменьшается при ее восходящем движении. При этом средняя относительная скорость оказывается пониженной и тем в большей степени, чем выше скорость вертикального пульсационного движения частиц. Естественно, что крупные частицы, обладающие большей массой будут иметь меньшие скорости пульсационного движения. Следовательно, для крупных частиц относительная скорость газа при одинаковых его расходах будет больше и коэффициент теплоотдачи также соответственно повысится. [c.236]

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]

Многочисленные экспериментальные исследования, обобщенные в ряде монографий [50, 75, 77, 78], показали, что движение частиц твердой фазы, которое начинается после достижения сплошной фазой критической скорости Мкр, резко интенсифицирует процесс теплообмена между основной массой дисперсной фазы и теплообменной поверхностью по сравнению с интенсивностью теплообмена стенки с неподвижным слоем того же дисперсного материала. Увеличение коэффициента теплоотдачи к стенке ж по мере повышения скорости газа вначале значительное, затем уменьшается. При некотором значении Ыопт коэффициент а - приобретает максимальное значение и при дальнейшем повышении скорости [c.192]

Рассматривается конвективный массо- и теплоперенос при малых и средних значениях Ке для случаев обтекания частиц. Циркуляционное движение жидкости внутри капель играет существенную роль при расчете массопередачи в случае лимитирующего сопротивления дисперсной фазы. Для такого режима наблюдается нестационарный характер процесса массопередачи, что при больших значениях Ре приводит к зависимости критерия Шервуда или Нуссельта от критерия Фурье. Внешний массо- и теплообмен при больших Ре стационарен и описывается уравнениями диффузионного пограничного слоя. При исследовании решений этих уравнений показано, что для расчета величины массового потока достаточно знать распределение вихря по поверхности твердой сферы или касательной составляющей эрости по поверхности капли и газового пузырька. Обсуждены гранр цы применимости погранслойных решений при увеличении отношения вязкостей дисперсной и сплошной фаз. Общий случай соизмеримых фaJ0выx сопротивлений описан обобщенной циркуляционной моделью. Закономерности массо-и теплопереноса при лимитирующих сопротивлениях сплошной и дисперсной фаз и общий случай соизмеримых фазовых сопротивлений рассмотрены в разделах 4.2—4.4. [c.168]

Внешняя массо- и теплопередача. Помимо процессов диффузии и теплопередачи внутри пористой частицы, существенное влияние на макроскопическую скорость каталитической реакции может оказывать массо- и теплообмен между внешней поверхностью частицы и омывающим ее потоком. Гетерогенно-каталитический процесс всегда проводится в условиях интенсивного движения реагирующей смеси при этом в основной части ( ядре ) потока молекулярная диффузия играет пренебрежимо малую роль по сравнению с конвекцией, благодаря которой происходит выравнивание состава и температуры смеси. Y твердой поверхности скорость потока обращается, однако, в нуль поэтому вблизи поверхности Ейзренос вещества будет определяться молекулярной диффузией реагентов. В первых работах по диффузионной кинетике гетерогенных реакций, принадлежащих Нернсту [11 ], принималось, что вблизи поверхности существует слой неподвижной жидкости толщиной б и диффузия через этот слой ли- [c.102]

В ряде процессов, напр, каталитических в неподвижном слое дисперсного катализатора, важную роль играет интенсивность отвода (подвода) теплоты хим. превращения от внутр. участков слоя к его периферии, теплоотвода от слоя к теплообменной пов-сти реактора и Т. между фильтрующимися через слой потоком реагентов и пов-стью частиц. При незначит. скорости фильтрации коэффициенты эффективной (реальной) продольной и поперечной теплопроводности слоя X, приблизительно одинаковы. По мере увеличения скорости фильтрации сплошной фазы теплопроводность в направлении движения возрастает значительно быстрее и может превысить Х, в поперечном направлении в неск. раз. Значения Х3 находят опытным путем, как и коэф. теплоотдачи от всей массы слоя к теплообменным пов-стям (стенкам аппарата). Интенсивность межфазного Т. в неподвижном слое м.б. определена по соотношениям типа (10) с др. значениями коэффициентов. Аналогичные процессы Т. происходят в аппаратах с движухцимися слоями материалов, предназначенных для непрерывного контакта фильтрующегося потока с дисперсным материалом. [c.529]

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]

С целью обобщения данных по массо- и теплообмену с поверхности твердых сферических тел и капель составлен сводный график изменения Рср и ср лля широкого диапазона изменений числа Ке (рис. 4). Выявлены повышенные значения коэффициентов тепло- и массообмена на участке неустаиовившегося движения за счет турбу-лизации пограничного слоя диспергированных частиц в рабочей зоне факела. Аналогичные явления ранее отмечены в насадочных аппаратах в режиме подвисания. [c.161]