Теплообмен между псевдоожиженным слоем и поверхностью

I. ТЕПЛООБМЕН МЕЖДУ ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ И ПОВЕРХНОСТЬЮ [c.414]

О РОЛИ ИЗЛУЧЕНИЯ В ТЕПЛООБМЕНЕ МЕЖДУ ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ И ПОВЕРХНОСТЬЮ [c.337]

При переходе к задаче об одномерном течении внутри псевдоожиженного слоя примем, что течение каждой фазы подчиняется уравнениям движения идеальной нетеплопроводной жидкости, теплообмен между газом и поверхностью твердой частицы отсутствует, движение одномерно и происходит в поле сил тяжести. [c.171]

Высокая интенсивность процессов переноса тепла, позволяющая проводить катализ в изотермических условиях даже при значительных тепловых эффектах реакции, является одним из основных технологических преимуществ псевдоожиженного слоя. При этом особое значение имеют две разновидности процесса теплообмена — перенос тепла между отдельными участками слоя, интенсивность которого характеризуется его эффективной теплопроводностью, и теплообмен между кипящим слоем в целом и омываемыми им теплообменными поверхностями. [c.263]

Литературные данные о влиянии высоты слоя Н на теплообмен не только не согласуются между собой, но часто противоречивы. По данным одних авторов [510, 541, 741], коэффициент теплоотдачи падает с увеличением высоты слоя. В то же время приводятся данные [247, 581, 617] о том, что интенсивность теплообмена между псевдоожиженным слоем и наружной поверхностью не зависит от высоты слоя. Опыты с одиночными горизонтальными трубками [2, 97, 105, 106] и пучками вертикальных труб [114, 117] убедительно показали отсутствие сколько-нибудь заметного влияния высоты слоя на а (рис. IX-10). [c.313]

Теплопередача от псевдоожиженного слоя к поверхности теплообмена подчиняется законам, отличающимся от законов теплообмена между газовым потоком и твердыми частицами псевдоожиженного слоя. Теплообмен менаду псевдоожиженным слоем и погруженной в него поверхностью теплообмена во многом определяется скоростью газового потока и порозностью слоя. С увеличением скорости газа усиливается интенсивность перемешивания, способствующая выравниванию температуры в псевдоожиженном слое как по оси, так и по радиусу, т. е. повышению интенсивности теплообмена. Вместе с тем увеличение скорости способствует увеличению порозности слоя, т. е. уменьшению концентрации твердой фазы. Это обстоятельство должно вызвать уменьшение теплопередачи, так как при уменьшении концентрации твердой фазы объемная теплоемкость среды, окружающей поверхность теплообмена, уменьшается. Такое двоякое действие скорости газового потока является причиной максимума зависимости коэффициента теплоотдачи от скорости газового потока [116, 44]. До тех пор, пока с повышением скорости газа порозность увеличивается незначительно, увеличение интенсивности перемешивания является доминирующим фактором и коэффициент теплоотдачи возрастает при увеличении скорости. [c.144]

Наиболее существенными факторами, влияющими на интенсивность теплообмена между поверхностью и псевдоожиженным слоем, являются скорость и физические свойства ожижающего агента, размер твердых частиц и геометрические характеристики системы. Перечисленные факторы по-разному влияют на теплообмен, причем это влияние количественно проявляется различным образом в отдельных диапазонах их изменения. Характер влияния некоторых [c.289]

Помимо рассмотренных способов интенсификации теплоотдачи существуют и другие. Например, высокие коэффициенты теплоотдачи достигаются в теплообменных аппаратах с псевдоожиженным слоем (слоем, имеющим все свойства капельной жидкости) в связи с тем, что в них обеспечивается высокая интенсивность переноса тепла от слоя к поверхности теплообмена (или обратно). Благодаря высоким коэффициентам теплоотдачи от слоя к поверхности, весь температурный перепад сосредоточен в непосредственной близости к поверхности теплообмена. Это объясняется тем, что разность температур между псевдоожиженным слоем и поверхностью теплообмена почти равна температурному перепаду газовой прослойки между стенкой и частицами ближайшего к ней ряда. Вследствие интенсивного перемешивания твердой фазы, псевдоожиженный слой представляет собой изотермическую систему, т. е. температура частиц ближайшего ряда почти такая же, как и в ядре слоя. Высокие значения а, в свою очередь, способствуют быстрому отводу или подводу тела Q при сравнительно небольших поверхностях f теплообмена. [c.27]

Кроме того, на теплообмен также влияют геометрические характеристики слоя и теплопередающей поверхности. Данные о влиянии высоты слоя Н на теплообмен очень противоречивы. По данным одних исследований, а уменьшается с увеличением высоты слоя, а по другим— интенсивность теплообмена между псевдоожиженным слоем и поверхностью не зависит от слоя. [c.30]

Подобно теплообмену, массообмен может протекать в псевдоожиженном слое между газом и зернами твердого материала, а также между псевдоожиженным слоем и массообменной поверхностью. [c.15]

Теплообмен в псевдоожиженном слое (ПС). Соотношение для интенсивности теплообмена между поверхностью частиц в ПС и потоком сплошной фазы усредняет имеющиеся опытные данные [5] [c.296]

Теплообмен между кипящим (псевдоожиженным) слоем и теплообменной поверхностью применяют для подвода тепла к слою или отвода тепла от него в реакционных, обжиговых и других аппаратах. Для этого теплообменная поверхность в виде змеевиков, труб и т. д. помещается внутри слоя или тепло передается через стенки аппарата с кипящим слоем. [c.462]

Согласно (VI.31), необходимая высота основного кипящего слоя должна быть около 10 мм принимаем общую высоту слоя 200 мм (для выбора тягодутьевого оборудования). При этом заведомо обеспечивается практически полный теплообмен между газом и частицами (с учетом прирешеточной области было бы достаточным иметь около 150 мм), факелы не выходят на поверхность, а псевдоожижение протекает нормально. [c.268]

Различают теплообмен". I) между т плопередающей поверхностью и псевдоожиженным слоем II) межфазный (между твердыми частицами и ожижающим агентом). Заметим, что перенос тепла между различными точками самого псевдоожиженного слоя, благодаря интенсивному перемешиванию твердой фазы, происходит, как правило, с очень большой скоростью ато обеспечивает практическую изотермичность слоя. [c.414]

Вследствие значительной интенсивности переноса тепла от псевдоожиженного слоя к стенке аппарата (или в обратном направлении) в аппаратах с псевдоожиженным слоем достигается быстрый подвод или отвод тепла. При расчете теплоотдачи между слоем и поверхностью теплообмена по уравнению (УП,72) нужно знать среднеинтегральную разность температур At между переменной температурой и практически постоянной температурой слоя. В данном случае величина а зависит от указанных выше различных факторов, в том числе от расположения и конструкции поверхности теплообмена (поверхности стенок аппарата, труб или других теплообменных элементов, помещенных внутри слоя). [c.295]

В разд. 6.7 рассмотрен теплоперенос теплопередающая поверхность — псевдоожиженный слой . В настоящем разделе анализируется межфазный теплообмен — между псевдоожи-женными твердыми частицами и ожижающим агентом (пусть для определенности — газом). Этот анализ наглядно иллюстрирует сферу действия и соотношение внешней и потоковой балансовой) задач теплопереноса сделано это применительно к теплообменнику смешения. [c.583]

Для поддержания оптимальной температуры тепло реакции отводят через поверхности теплообмена, вмонтированные в реактор (аппараты с внутренним теплообменом), либо через наружные промежуточные теплообменники, расположенные между отдельными секциями реактора. При необходимости отвода значительных количеств тепла целесообразно применение псевдоожиженного слоя, если этому не противоречат другие условия проведения процесса. [c.218]

Заметим, что рассмотренный механизм и формула (IX. 6) игнорируют непосредственное влияние на теплообмен диаметра частиц псевдоожижаемого твердого материала. Кроме того, представление о монотонном нисходящем движении тонкого слоя частиц вдоль поверхности теплообмена не соответствует реальному характеру потоков в псевдоожиженном слое. В действительности частицы движутся вдоль поверхности относительно короткое время, покидают зону близ поверхности и уходят в псевдоожиженное ядро, а их место занимают новые частицы, имеющие температуру этого ядра. Перенос тепла к частицам происходит и за счет теплопроводности через пленку частиц, и вследствие контакта между частицами и поверхностью, и кондукцией в пределах отдельных частиц. При этом интенсивность процесса определяется переносом тепла частицами, перемещающимися из ядра псевдоожиженного слоя к поверхности теплообмена и обратно. Смена частиц [c.293]

Между прочим, приводятся также многочисленные данные об отсутствии влияния высоты поверхности теплообмена /ц на коэффициент теплоотдачи [2,97,105,480,510]. На рис. IX-16 представлены результаты опытов по теплообмену между вертикальными или горизонтальными трубками двух размеров (/ =110 и 210 мм, т = 22и 30 мм) и слоем кварцевого песка d = 0,22A мм), псевдоожиженного воздухом. Экспериментальные точки, как можно видеть из рис. IX-16, для труб различной высоты или различного диаметра укладываются (в пределах погрешности эксперимента) на общие кривые [2, 97, 105]. [c.324]

В псевдоожиженном слое весовая концентрация твердого материала достигает обычно 1000—2000 кГ/м , а расстояния между твердыми частицами соизмеримы с их диаметром. При столь малых расстояниях роль излучения в общем переносе тепла очень мала [458] в теплообмене практически участвуют лишь частицы, прилегающие к теплообменной поверхности, остальной объем слоя многократно экранирован от этой поверхности самими частицами [145, 364, 458]. В связи с этим излучение может играть некоторую роль в общем переносе тепла лишь в запыленных газах, когда концентрация твердого материала не превышает 80—100 [440]. [c.338]

Теплообмен между газовым потоком и твердым телом характеризуется крайне низким коэффициентом теплоотдачи. В псевдоожиженном слое теплообмен сильно интенсифицируется из-за развитой поверхности твердых частиц. В работе [189] указывается, что теплообмен между газовым потоком и твердыми частицами завершается на расстоянии 25 мм от газораспределительной решетки. Эти данные в основном согласуются с результатами работы [54], в которой исследовалось охлаждение гранулированной аммиачной селитры воздушным потоко>1 в псевдоожиженном слое. На высоте первых 2 мм от поверхности решетки теплообмен между охлаждаемыми гранулами и воздухом был незначителен. Авторы [54] объясняют это большими скоростями воздуха на входе в слой и малой поверхностью соприкосновения воздушных струй с твердыми частицами. В дальнейшем в пределах от 2 до 8—10 мм от уровня газораспределительной решетки температура воздуха и охлаждаемой аммиачной селитры практически выравнивается, что означает завершение теплообмена. Увеличение скорости воздуха как будто бы должно способствовать повышению эффективности теплообмена. Однако увеличение проскока газа в виде пузырей при возрастании скорости воздуха приводит к тому, что температура газовой и твердой сред полностью не выравнивается. [c.141]

С увеличением скорости ожижающего агента устойчивость агрегатов в псевдоожиженном слое понижается, они с большей частотой распадаются и возникают, что приводит к увеличению активной поверхности Fa- Таким образом, в псевдоожиженных системах рост ЙЧ со скоростью также происходит в результате одновременного воздействия турбулизации пограничной пленки около поверхности частиц (или агрегатов) и увеличения активной поверхности (Fn F ). При весьма значительных Re, когда агрегаты распадаются и возникают с большой частотой (а также при псевдоожижении крупных частиц, когда достаточно велика скорость ожижающего агента между ними), в теплообмене участвует практически вся поверхность твердых частиц, В этом случае интенсивность теплообмена растет со скоростью только вследствие турбулизации пограничной пленки. По этой причине повышение с ростом W (N1I4 с Re/e) замедляется, и наклон экспериментальной кривой близко соответствует величине 0,8, характерной для турбулентного режима (см. рис, VH-5), [c.240]

Установлено, что зависимости коэффициента теплоотдачи от скорости газа для различных трубок трубчатого пучка из 127 трубок меньше различаются между собой, чем в пучке из 19 трубок. Более развитая поверхность теплообмена способствует выравниванию теплообмена между трубами и псевдоожиженным слоем. Изменение высоты псевдоожиженного слоя в пределах от 347 до 526 мм вызывает небольшое (в пределах 5—6%) изменение коэффициента теплоотдачи. Некоторое уменьшение коэффициента теплоотдачи при увеличении высоты слоя можно объяснить сепарацией слоя по крупности зерен и концентрацией наиболее крупных частиц возле теплообменных поверхностей. Это несоответствие с работой [29], в которой обнаружена независимость коэффициента теплоотдачи от высоты слоя, можно объяснить полидисперсностью слоя ири опытах работы [27] и узким фракционным составом в работе [29]. [c.148]

Уравнением (IX,5) невозможно воспользоваться, пока не известны зависимость в от С7 и показатель степени т в выражении (IX,4). Корреляция для I/ (е), предложенная применительно к однородному псевдоожижению Ричардсоном и Заки может быть использована для оценки оптимального состояния лишь с небольшой точностью 0,6 обзоре литературы по теплообмену между псевдоожиженным слоем и поверхностью приводят следующее выражение как наиболее надежное [c.381]

В первых пяти главах изложены основные понятия о псевдоожиженных системах и основы гидравлики таких систем гидростатика, фазовые переходы, вопросы структуры и расширения. В VI главе, насколько позволяет состояние вопроса, приведены некоторые закономерности пере.мешивания твердого материала и газа (жидкости). Проблемам межфазного обмена посвяшены VII и VIII главы. Теплообмен между псевдоожиженным слоем и тепло-передающими поверхностями рассмотрен в главе IX-Авторы сочли также целесообразным привести общее описание псевдоожиженных систем в аспекте их аналогии с капельными жидкостями (глава X). [c.10]

Наблюдения за характером потоков газа и твердых частиц в окрестностях горизонтальной трубы приобретают особое значение при изучении теплообмена между псевдоожиженным слоем и этим расположенным в нем твердым предметом. Подробно этот вопрос обсуждается в главе X здесь мы лишь затронем его дл выяснения некоторых свойств Ьставок в псевдоожиженных системах . Для интенсивного теплообмена требуется возможно частый контакт поверхности со свежими порциями твердых частиц из областей, удаленных от этой поверхности. Образование застойных зон твердых частиц вблизи горизонтальной трубы должно препятствовать интенсивному теплообмену Отсюда ясно, что теплообмен с каким-либо предметом зависит от его ориентации в псевдоожиженном слое. Это подтверждено экспериментально причем установлено что теплообмен с плоской плитой наиболее интенсивен при ее вертикальном расположении в слое (с наклонными плитами теплообмен менее интенсивен). [c.529]

Благодаря интенсивному перемешиванию темп-ра в псевдоожиженном слое нрактическн неизменна по его высоте и поперечному сечению, даже при протекании процессов с большими тепловыми эффектами. Это явление обусловлено гл, обр. переносом тепла движуш,имися частицами твердого материала ( эффективная теплопроводность псевдоожиженного слоя измеряется тысячами ккал/.и-час-°С). Темп-ра ожижаюш,его агента после входа его в псевдоожиженный слой выравнивается на коротком участке над распределительно решеткой, обычно пе превышающем 30—60 мм при П. газами. При проведении высоконапряженных процессов нередко требуется размещать в псевдоожиженном слое поверхности теплообмена. Темп-рный перепад между псевдоожиженным слоем и расположенными в нем теплообменными поверхностями обычпо сосредоточен в прилегающем к ним слое толщиной 2—3 мм. [c.202]

При переходе от неподвижного слоя к псевдоонш-женному наблюдается резкое увеличение коэфф. теплоотдачи между псевдоожиженным слоем и теп-лообменной поверхностью от нескольких единиц или десятков при П. газами возрастает до нескольких сотен и даже тысяч ккал1м -час-°С. При П. капельными жидкостями возрастает в 2—4 раза в сравнении с а для жидкостей, в к-рых отсутствует псевдоожнжаемый материал. При дальнейшем увеличении скорости ожижающего агента а,, проходит через максимум, обусловленный конкурирующим влиянием роста интенсивности движения частиц (рост a ) и уменьшения их концентрации около теплообменной поверхности (рост е и падение а ). [c.202]

Однократное контактирование происходит при теплообмене между паром (или газом) и псевдоожиженным слоем твердого материала (см. гл. XV1I1). Благодаря перемешиванию и большой поверхности частиц теплообмен в слое происходит весьма интенсивно и температуры во всем объеме слоя близки между собой. [c.595]

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]

Известно, что однородность псевдоожижения и интенсивность перемешивания зависят от скорости ожижающего агента (см. главы IV и VI). При оценке ее влияния на качество псевдоожиженного слоя следует учесть нисходящее движение частиц около стенок аппарата, теплообменных элементов и других поверхностей. Это движение, достаточно быстрое в верхних и средних областях слоя, резко замедляется у распределительной решетки и приводит к образованию застойных зон па периферии слоя. Выше мы видели, что застойные зоны образуются также на самой распределительной решетке (между ее отверстиями). Количество и величина этих зон зависят от конструкции решетки и линейной скорости ожижаюшего агента, причем на неподвижной решетке они могут сохраняться даже при скорости уноса (см. стр. 501). [c.572]

Технологические процессы, использующие псевдоожиженный слой мелкозернистого материала или восходящий поток пневмовзвеси, часто сопровождаются теплообменом между газовой и твердой фазой или между двухфазным потоком и поверхностью, воспринимающей или отдающей тепло. [c.139]

По данным работы [54] изменение общей высоты слоя от 23 до 140 не влияет на величину коэффициента теплообмена. Значения коэффициентов теплоотдачи относились авторами [54] к поверхности слоя в пределах той его высоты, в которой завершается теплообмен. При этом получены следующие значения коэффициентов теплообмена между охлаждающим воздушным потоком и псевдоожиженным слоем аммиачной селитры при изменении скорости воздуха от 0,8 до , 8м сек для частиц размером I—2 мм — ibl—втп1м град и для частиц 0,5—1 мм — 99—320 вт1м град. [c.141]

Внещний теплообмен в кипящем псевдоожижен-ном слое). Теплообмен в кипящем слое более интенсивен, чем в неподвижном. Интенсификация теплообмена здесь обусловлена сложным колебательно-вращательным движением твердых частиц и высокой степенью турбулизации газового потока, которые в общем итоге способствуют разрущению пограничного слоя на твердых поверхностях. Этому способствует также столкновение твердых частиц между собой и со стенками теплообменного аппарата. Расчетная формула для теплообмена между газообразным теплоносителем и твердыми частицами в кипящем слое дана в [Л. И] в следующем виде [c.110]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология