Теплопередача от слоя к стенке

При этих допущениях математическую модель рассматриваемого процесса можно представить системой уравнений материального и теплового балансов для элементарного объема трубчатого реакторного устройства. С этой целью выделим элементарный объем трубы, заполненный катализатором, на расстоянии от I до / + (И. Обозначим массовый поток кислородсодержащего газа с плотностью у г и теплоемкостью через Fo, текущую концентрацию кислорода в нем — С, содержание кокса на катализаторе — р, насыпную плотность катализатора — у, теплоемкость его —с,,, долю свободного объема в слое — е, сечение трубы — 8, температуру процесса — Т, скорость реакции, измеренную по кислороду и отнесенную к единице реакционного объема — ю, соотношение скоростей реакции по кислороду и коксу — Р, тепловой эффект реакции (положителен для эндотермического процесса) — д, коэффициент теплопередачи через стенку — к- , поверхность трубы на единицу длины ее слоя — 5 01 температуру наружного воздуха — Гн. [c.306]

Другие проблемы возникают при исследовании реакторов с неподвижным слоем мелких частиц катализатора. Профиль скоростей становится при этом более однородным, однако вследствие нерегулярности упаковки слоя возможно образование каналов со сравнительно высокой скоростью потока. В то же время обтекание потоком твердых частиц приводит к довольно интенсивному поперечному и некоторому продольному перемешиванию потока. Дополнительно к проблемам теплопередачи через стенку трубы в этом случае возникают проблемы, связанные с переносом тепла от потока к поверхности твердых частиц и внутри зерен катализатора (см. главу VI). Здесь мы будем предполагать, что имеется квазигомогенное кинетическое выражение для скорости реакции, отнесенной к единице объема реактора, которым можно пользоваться при расчетах. [c.255]

Наличие пограничного слоя у стенок камеры сгорания в модели процесса горения не учитывается. Для расчета влияния смесительной головки на стенку камеры сгорания необходимо провести отдельный анализ пристеночного слоя с тем, чтобы определить коэффициенты теплопередачи. Различие расчетов процессов горения и теплопередачи в стенку наиболее удобно для камер сгорания с абляционным охлаждением, поскольку [c.152]

Якорная мешалка характеризуется малой скоростью вращения, большой площадью рабочих плоскостей и небольшим расстоянием между якорем и стенками сосуда. При осуществлении теплопередачи через стенку сосуда используют боковые скребки, предотвращающие образование стационарной пленки между якорем и стенками сосуда. Для маловязких жидкостей (0,1—1,0 Н-с/м ) используют простую якорную мешалку подковообразного типа (рис. 1-12, а). Однако по мере увеличения вязкости требуется усиление якоря поперечными лопастями (рис. 1-12, б) или установка дополнительных лопастей (рис. 1-12, в). Это необходимо для преодоления сил вязкостного трения и поддержания движения й слое жидкости [8]. Для перемешивания очень вязких жидкостей эффективны мешалки двойного действия (рис. 1-12, г) — комбинации из якоря и лопасти, вращающихся независимо друг от друга. Тот же эффект получают, когда основной подковообразный якорь снабжен дополнительными вертикальными лопастями. Этот тип мешалок известен как рамно-якорный и показан на рис. 1-13. [c.25]

Для полного расчета реактора требуется знание начальных и граничных условий, таких как характер теплопередачи у стенок реактора или заданные температуры стенки. Для получения численных решений необходимы экспериментальные данные по коэффициенту трения, эффективной теплопроводности и эффективной диффузии, или по коэффициентам тепло- и массопередачи. Обзор данных для неподвижного и кипящего слоев твердых частиц приведен ниже. [c.245]

Теплопередача между стенкой сосуда и слоем твердых частиц используется на практике для поддержания нужного температурного режима гетерогенных реакций. [c.270]

Из уравнения теплопередачи через отдельные слои стенки следует, что температурный перепад в единице толщины стенки или слоя обратно пропорционалеи теплопроводности. Чем меньше теплопроводность слоя, тем больший температурный напор надо иметь для передачи через слой определенного количества тепла. Для уменьшения количества передаваемого тепла при имеющемся температурном напоре необходимо применять материалы, обладающие незначительной теплопроводностью (изолирующие стенки). [c.25]

Толщина слоя, см. ... О Общий коэффициент теплопередачи от стенки куба к жидкости, [c.122]

Для эффективного осуществления реакций в кипящем слое скорость в реакторе должна быть такой, чтобы число образующихся пузырей было минимальным. В то же время скорость должна быть достаточной для обеспечения интенсивной циркуляции твердых частиц и достаточно высокой теплопередачи от стенки к слою. Этим условиям отвечает скорость, в 3—4 раза превышающая критическую. Однако более высокие скорости позволяют увеличить производительность реактора, а условия контактирования определяются не только скоростью, а в значительной степени зависят и от фракционного состава катализатора. В многочисленных публикациях, особенно в патентной литературе, рассматриваются конструкции различных внутренних устройств, предназначенных для разрушения пузырей и уменьшения роли обратного перемешивания в реакторах с кипящим слоем. Сюда относятся горизонтальные и вертикальные перегородки, насадки и т. п. При оценке таких устройств следует иметь в виду, что они могут уменьшить и перемешивание твердого материала, что может привести к возникновению в слое нежелательных вертикальных градиентов температуры. [c.104]

Барабанные вращающиеся кристаллизаторы с водяным или воздушным охлаждением длиной до 20 м и диаметром до 1,5 м, установленные с небольшим уклоном частота вращения до 0,3 с -, толщина слоя текущей вдоль барабана суспензии кристаллов до 200 мм при вращении жидкость смачивает всю внутреннюю стенку барабана. Охлаждение осуществляют с помощью водяной рубашки или орошением наружной поверхности барабана водой, которая затем стекает в поддон внутри помещают цепь, снимающую инкрустации со стенки барабана при его вращении. При воздушном охлаждении вдувают внутрь барабана или просасывают через него воздух противотоком суспензии охлаждение достигается в результате теплоотдачи и испарения воды из смачивающего стенку раствора для уменьшения инкрустаций предотвращают теплопередачу через стенку барабана наружному воздуху с помощью теплоизоляции или кожуха с паровым обогревом. [c.252]

При теплопередаче от стенки к жидкому потоку или от жидкого потока к стенке при вихревом движении основной перепад температуры происходит в пограничном слое жидкости. Это значит, что термическое сопротивление пограничного слоя среды играет решающую роль в процессе теплоотдачи. Следовательно, увеличение степени турбулентности, приводящее к уменьшению толщины пограничного слоя, способствует более интенсивной теплоотдаче. [c.448]

Теперь поставим вопрос, как оценить величину Л. Прежде всего Q представляет собой скорость теплообмена, отнесенную к единице объема слоя, и потому /г имеет вид Ыр, где р — площадь поперечного сечения реактора, деленная на периметр охлаждающей поверхности (иногда эту величину называют гидравлическим радиусом), и к — коэффициент теплопередачи, отнесенный к единице охлаждающей поверхности. В рассматриваемой системе, очевидно, существуют три последовательных сопротивления теплопередаче от реагирующей смеси или зернистого слоя к стенке реактора, через стенку реактора и от стенкп к теплоносителю. Последнее сопротивление зависит от характеристик потока теплоносителя и может быть оценено стандартными методами, применяемыми при расчете теплообменников. Скорость теплопередачи через стенку определяется решением задачи теплопроводности. Для гомогенного реактора скорость теплопередачи от реагирующей смеси к стенке также оценивается стандартными методами, но для зернистого слоя вопрос более сложен. Эксперименты [c.272]

При отложении слоя кокса на поверхности труб змеевика ухудшается теплопередача от стенок труб к пирогазу, что способствует перегреву труб, повышению температуры стенок труб в этих участках. Наружная поверхность труб при окислительном воздействии повышенных температур в атмосфере дымовых газов меняет свой цвет. Трубы в зонах самой высокой температуры имеют более светлый цвет. По степени изменения цвета труб в различных местах змеевика можно ориентировочно оценить распределение высокотемпературных зон в печи. [c.170]

При теплопередаче от стенки к жидкому потоку или наоборот, в случае вихревого движения,основной перепад температуры происходит в пограничном слое жидкости. Это значит. [c.213]

Процесс заполнения разделим на два этапа а) затвердевание пристенного слоя за счет теплопередачи от жидкости к стенке с постоянной температурой б) течение вдоль канала (с уменьшающимся сечением) жидкости, температура которой уменьшается за счет теплопередачи к стенке из затвердевшего полимера. Коэффициент теплопередачи от поверхности затвердевшего полимера к пристенному слою расплава принимаем равным бесконечности. [c.443]

Скорость движения продукта по сечению трубы неравномерна. Чем ближе к стенке трубы, тем она меньше. По этой причине на внутренней поверхности труб образуется довольно устойчивая пленка, ухудшающая теплопередачу от стенки к продукту. В результате температура пленки и стенки трубы становится выше температуры потока, что приводит к местным перегревам и к коксообразованию, а иногда к прогару труб. Например, при температуре продукта 490 °С и чистой трубе температура наружной стенки будет 525 °С, а при слое кокса толщиной 3 мм она увеличивается до 635 °С. При увеличении толщины слоя кокса температура стенки трубы также возрастает и может достигнуть температуры топочного пространства. [c.57]

Толщину слоя изоляции определяют по формуле для коэффициента теплопередачи плоской стенки, решенной в отношении к этому слою. [c.378]

Чем ниже вязкость нефтяного сырья, тем выше можно допускать теплонапряженность поверхности змеевика печи наоборот, с повышением вязкости сырья теплонапряженность следует уменьшать. Дело в том, что с повышением вязкости нефтяного сырья его термическая устойчивость падает с другой стороны, с увеличением вязкости уменьшается степень турбулентности сырья, а, следовательно, уменьшается частный коэффициент теплопередачи от стенки к сырью, что приводит к повышению температуры стенки и прилегающих слоев продукта и к возможности разложения сырья. [c.264]

Прежде всего трубчатые реакторы можно разделить на аппараты с пустыми трубами и аппараты с неподвижным слоем твердых частиц. Если реакция сопровождается тепловым эффектом, то ее ход будет зависеть от скорости теплопередачи через стенку трубы. Если внешняя стенка трубы теплоизолирована, то мы имеем дело с адиабатическим трубчатым реактором, рассмотренным в предыдущей главе. Если тепло реакции отводится или подводится через стенку, то сразу возникает проблема теплопередачи от реагп- [c.254]

Для того чтобы увеличить до максимума выход целевого продукта в данном реакторе, должно быть изучено взаимодействие таких переменных, как производительность, длина реактора и рабочая температура, с селективностью и степенью превращения. Конечно, экономические вопросы (например, капитальные вложения и затраты на исходное сырье) рассматриваются с этой точки зрения, ограничивая размер реактора и нижний предел объемной скорости. Смит и Карберри [21, 22] описали детальную методику моделирования реакций и оптимизации переменных процесса с целью увеличения до максимума выхода продукта. Методика применена как к реакторам с фиксированным слоем [21], так и к трубным реакторам [22] для окисления нафталина, но метод может быть распространен на большинство реакций. На основе данных, полученных в этих исследованиях, можно сделать заключение, что процесс в реакторе с фиксированным слоем лимитируется диффузией в таблетке катализатора, а в трубчатом реакторе — теплопередачей в стенках труб. Такие наблюдения наводят на пути дальнейшей оптимизации процесса соответствующими изменениями катализатора и конструкции реактора. [c.105]

Обзор экспериментальных данных но теплопередаче на стенку реактора с зернистым слоем дан в монографии Аэрова и Тодеса [34]. Непосредственное измерение профиля температур поперек слоя проведено Ханратти [39]. [c.254]

Из него следуют выражения для расчета коэффициентов теплопередачи i (или k 2, k i, ) и температуры любого г-го слоя стенки. От формы поверхности зависят входящие в уравнения (5,106) значения F , F q, Fo i, Fon2, Roai, Rot,2, Rn-Условия и результаты преобразования (5,106) в выражения для гладких стенок распространенной формы приведены в табл. 3. [c.88]

Предложена программа расчета ЖРД с газообразными продуктами сгорания для установившегося режима работы и обычного сверхзвукового сопла [134]. В табл. 16 указаны учитываемые программой процессы и диапазоны свойственных им потерь. Расчеты базируются на двух подпрограммах — анализе двумерного течения в сопле с учетом кинетики химических реакций (TDK) и анализе турбулентного пограничного слоя (TBL). По первой рассчитывается удельный импульс для невязкого газа с конечными скоростями химических реакций. Подпрограмма позволяет учитывать две зоны с разным соотношением компонентов, а также неполное выделение энергии. Во второй рассчитывается влияние вязкости и теплопередачи в стенку камеры. Расчет носит итерационный характер в последовательности TDK- TBL- TDK и завершается определением удельного импульса (рис. 90). На рис. 91 графически представлены учитываемые виды потерь (интересно сравнить этот метод с аналогичной процедурой расчета удельного импульса РДТТ, которую иллюстрирует рис. 57). Эта программа пригодна для топлив, состоящих из следующих химических элементов углерод, водород, азот, кислород, фтор и хлор. Разработан метод расчета взаимосвязи полноты сгорания в камере с потерями в сопле. [c.170]

С Со —текущая и начальная концентрации, мол. доли Т, — текущая и начальная температуры, °К — температура кладо-агента, °К о эф,, — эффективные коэффициенты радиальной и продольной диффузии, м 1сек Я эф.,Лэф.—эффективные коэффициенты радиальной и продольной теплопроводности, ккал-м X хсек -град а — общий коэффициент теплопередачи через стенку трубки от слоя катализатора к охлаждающей среде, ккал- -сек- X X град I — радиус и длина трубки, м г, I — текущие радиус и длина трубки, м V — скорость газа (в расчете на нормальные условия), м1сек Ср—теплоемкость газа, ккал-м -град Qp — тепловой эффект реакции, ккал моль X, 0) — кинетическое уравнение Хц, 00 — степень превращения и безразмерная температура на входе в реактор. [c.485]

В зависимости от толщины коксового слоя общий коэффициент теплопередачи от стенки куба к жидкости и теппонапряженность поверхности нагрева изменяются следующим образом при теплопроводности кокса, равной 0,58 ВТ/(м-К) [20] [c.122]

Термическое соиротиилеиие материала стенки влияет на интенсивность теплопередачи. Оно невелико у металлических труб, если только их поверхность чистая. Различные загрязнения (слои окислов, масла, водяного камня) затрудняют теплопередачу через стенку, поэтому необходимо тщательно следить за чистотой теплооб.мен-ных поверхностей. [c.60]

НЫХ производствах ПВХ и работающих до настоящего времени, являет ся размягчение и пригорание ПВХ к поверхности газораспределитель ной реи1етки со стороны газовзвеси высушиваемого материала, чтс обусловлено ее разогревом до высокой температуры, несмотря нг сравнительно низкую температуру под решеткой (135 - 140 °С) е большую толщину решетки (20 мм). Выполненные нами расчеты пока зали, что за счет переноса тепла от газа под решеткой к газовзвеси ПБ) теплопередачей через стенку газораспределительной решетки [стал-Х18Н10Т с теплопроводностью 17,5 Вт/(м К)] при рабочих условия процесса сушки поверхность, прилегающая к слою, нагревается дс температуры 99 °С (рис. 3.12), т.е. выше температуры стеклована полимера. В этих же условиях температура поверхности решетки выполненной из текстолита с коэффициентом теплопроводное 0,16 Вт/(м К), составляет 64 °С, т.е. ниже температуры стекловани ПВХ, что и обусловливает стабильную работу сушилки химкомбинат Девня . [c.106]

Одним из факторов, ограничивающих производительность установок по каталитической газификации, является скорость теплопередачи через стенки труб от греющего газа к компонентам реакции. В периодических процессах тепло, необходимое для реформинга, аккумулируется в слое катализатора. Углерод, отложив-цшйся на катализаторе и снижающий его активность, выжигают воздухом, обеспечивая таким образом подвод тепла для процесса. Количество тепла, подводимого в течение каждого цикла, ограничено количеством, которое может быть накоплено в слое катализатора, скоростью подвода тепла изнутри частиц катализатора к наружной поверхности и скоростью теплоотдачи от поверхности частиц к газам-реагентам. [c.328]

В случае газофазных реакций на твердых катализаторах реакторы с псевдоожиженным слоем имеют определенное преимущество перед реакторами периодического действия или трубчатыми реакторами непрерывного действия. Кроме преимущества, определяемого легкостью механического перемещения катализатора, высокий коэффициент теплопередачи от стенки к слою обеспечивает легкость теплопоглощения или теплоотдачи. Более того, вследствие движения твердых частиц весь газ находится в реакторе, по существу, при одной и той н е температуре, образуя с твердым телом непрерывную гомогенную фазу. Еще одно достоинство этого реактора заключается в том, что величина доступной внешней поверхности здесь больше, чем Б реакторе с неподвижным слоем, так что реакции, лимитирующиеся диффузией в порах, будут давать более высокие степени превращения в режиме псевдоожиженного слоя. В задачи данной книги не входит проведение обсуждения механики псевдоожижения, и мы дадим лишь ссылки на соответствующие работы и исследования, выполненные различными авторами 144—46]. Достаточно сказать, что при пропускании газа снизу вверх через слой твердого тела имеет место падение давления в этом слое, которое непрерывно усиливается но мере течения газа. В конце концов наступает момент, когда подъемная сила, действующая на твердые частицы, становится равной весу частиц. С увеличением скорости течения газа подъемная сила такя е возрастает и поток поднимает частицы, увеличивая нри этом объем зазоров между частицами в слое катализатора. Неподвижный слой продолжает в результате расширяться до тех пор, пока не достигнет состояния наиболее рыхлой упаковки. Любое дальнейшее увеличение скорости газа вызывает разделение частиц друг от друга, и они переходят в состояние свободного парения. Весь слой находится теперь в псевдоожиженном состоянии. Теперь уже любое увеличение потока газа не сопровождается соответствующим увеличением перепада давления, так как скорость потока газа при течении через зазоры между частицами уменьшается вследствие расширения слоя. Увеличение потока газа выше точки начала псевдоожижения вызывает увеличение объема пустот внутри слоя. В конце концов достигается точка, когда газ начинает прорываться через слой в виде пузырей. Псевдоожиженный слой становится тогда очень похожим на кипящую жидкость. Образующиеся пузырьки газа движутся вверх через твердые частицы, которые находятся теперь в состоянии непрерывного движения. В случае газофазных реакций, катализируемых твердыми катализаторами, для предсказания рабочих условий чрезвычайно важно знать распределение времени контакта газа по слою. [c.433]

В случае неравномерного нагревания стенок толстостенного цилиндра (теплопередача через стенку) в нем, воедствие неодинакового расширения отдельных слоев, возникают напряжения, известные под названием температурных напряжений. [c.403]

Коэффициент теплопередачи от стенки к слою, фонтаниру-емому водой, меньше, чем к воде, при тех же условиях (см. рис. 8.8). Это противоречит данным, которые были опубликованы в работах [35, 195], где скорость теплообмена была более чем в два раза выше в присутствии твердых частиц. Как показали Гхош и Ос-берг [76], Медленное движение твердого материала вниз без поперечного перемешивания скорее препятствует конвективным потокам в воде, чем способствует турбулизации, как в случае псевдоожижения. Они пришли к выводу, что процесс теплообмена в слоях, фонтанируемых водой, происходит не лучше, чем при слабом перемешивании суспензии механической мешалкой. На основании анализа размерности были предложены два раз- [c.146]

В работе [60] рассмотрен более рациональный подход к вопросу о теплопередаче от стенки к слою, основанный на термическом граничном слое. Бринн с сотрудниками [31] предложили проанализировать теплопередачу от цилиндрической стенки к дви-жзш1 емуся слою песка, использовав теоретическое решение [48] для линейного потока. Кольцо фонтанирующего слоя также является движущимся, но так как термический пограничный слой для фонтанирующего газа распространяется только на небольшое расстояние от стенки, правильнее будет в данном случае использовать двухмерную модель проникновения по Хигби [92]. Пренебрегая осевой проводимостью по отношению к радиальной, можно получить дифференциальное уравнение [c.148]

В параллельных опытах с пульсирующим потоком в кипящих слоях Волпицелли с сотрудниками нашли, что и здесь может быть достигнуто попеременное сжатие и расширение слоя с последующим улучшением эффективности контакта. В определенных пределах условий опыта не происходит бокового перемещения твердых частиц они движутся только вверх и вниз в одной вертикальной плоскости. Авторы указывают, что направленный внутрь боковой поток, полученный при пульсации фонтанирующего слоя, имеет большое преимущество с точки зрения теплопередачи от стенки к слою. На самом деле преимущество будет более ярко выражено с точки зрения лучшего перемешивания твердых частиц, чем в пульсирующем кипящем слое. [c.241]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология