Модели теплообмена слоя с поверхностью

Расчеты температурных и концентрированных полей в адиабатическом слое катализатора выполнялись по двум. моделям а) двухфазная модель адиабатического слоя, учитывающая процессы конвективного переноса тепла и массы газовым потоком, массо- и теплообмен между наружной поверхностью зерен катализатора и газовым потокам, продольный перенос тепла по скелету слоя [5] б) модель, учитывающая процессы переноса тепла и вещества внутри пористого зерна катализатора (3.22). [c.212]

Указанные здесь отрицательные стороны перевода каталитических реакций во внешнедиффузионный режим заставляют избегать (по возможности) диффузионной области в практике катализа, чем и объясняется малочисленность примеров внешнедиффузионной кинетики среди промышленных каталитических процессов в стационарном слое. Многие недостатки стационарного слоя снимаются при проведении реакции в кипящем слое катализатора. Важными особенностями реакторов с кипящим слоем являются равномерное температурное поле, интенсивный теплообмен между газом и твердой фазой в сочетании с развитой поверхностью последней. В литературе разрабатываются количественные модели этих реакторов, однако проектирование их все еще является в значительной степени эмпирическим. [c.87]

Кроме того, было определено поле температур в поперечном сечении цилиндрического аппарата с охлаждающими поверхностями в виде различного числа теплообменных трубок, размещенных в катализаторном слое [И]. Интенсивность выделения тепла принята была постоянной, независящей от температурного градиента. Модель представляла собой, как и в [c.239]

В литературе приводятся модели, связывающие теплообмен с особенностями гидродинамики слоя около поверхности, однако сама гидродинамика слоя неустойчива и сложна. В практических расчетах чаще пользуются эмпирическими формулами. Существующие модели теплообмена помогают качественно понять и оценить характер изменения теплообмена в различных условиях. [c.103]

На теплообмен во взвешенном слое большое влияние оказывает скорость газа, размер твердых частиц и геометрические характеристики системы. Единой теории, объясняющей влияние всех факторов на теплообмен, пока нет, но предложены отдельные теоретические модели, представляющие собой попытки объяснить механизм теплообмена между теплообменной поверхностью и слоем. Таких моделей три [10, 26] [c.89]

Измеряя в процессе эксперимента значения интегральной температуры газа на выходе из слоя / г = д(т), можно найти значение а. Однако практически реализовать такой прямой общий метод не представляется возможным по следующим основным причинам. Во-первых, для этого необходимо знать величины Лэ/, ос и р, которые сложным образом зависят от параметров псевдоожижения. Кроме того, коэффициент ос представляет собой формально вводимую величину. Во-вторых, система уравнений (7.97) — (7.102) содержит существенные упрощения. Так, для не слишком мелких материалов предположение о равенстве температур поверхности и центра частиц может оказаться неверным. Не учитывается теплообмен частиц, попадающих в объем газовых пузырей. Граничные условия в неявной форме содержат спорное предположение об односторонней эффективной теплопроводности в газовом потоке на входе в слой. Нулевое значение градиента температуры газа на выходе из слоя также недостаточно обосновано 61]. Некоторые вопросы межфазного теплообмена на основе упрощенной двухфазной модели рассматриваются в монографии [88]. [c.201]

Теоретический анализ моделей теплообмена позволил выбрать уравнение для обработки экспериментальных данных по теплообмену кипящего слоя с погруженными в него поверхностями и ввести новый основной определяемый критерий N. На основе обработки опытных данных ряда исследователей подобраны интерполяционные зависимости (15а) и (14а) для максимального коэффициента теплоотдачи и для скорости потока, при которой этот максимум достигается. [c.116]

Тем не менее, диффузионная стадия подвода ДХБ к поверхности подложки, как показывает проведенное сопоставление скоростей, может быть если не единственной, то, во всяком случае, одной из лимитирующих стадий. Это приводит к новым, до сих пор не высказывавшимся в литературе выводам. Дело в том, что в этом случае физическая картина осложняется образованием ДХБ в самом диффузионном слое. Поэтому пленочная модель диффузии, а следовательно, модель Максвелла—Стефана и аналогия между массо- и теплообменом не могут быть применены. Можно руководствоваться только сопо- [c.266]

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]

Динамические характеристики. Из-за внешних воздействий и (или) изменений внутренних свойств катализатора и реактора в целом температурные и концентрационные поля в слое катализатора меняются во времени. При этом, как было показано, те параметры, влияние которых в стационарном режиме можно было не учитывать, часто оказываются существенными в нестационарном процессе. К таким параметрам можно отнести, например, дисперсию вещества вдоль слоя катализатора, массоемкость и теплоемкость слоя, неравподоступность наружной поверхности зерна, внешний тепло- и массообмен. В стационарном режиме значительное число факторов воздействует на состояние системы независимо и часто аддитивно. Это позволяет использовать более узкие модели и эффективные параметры, отражающие суммарное влияние этих факторов. В нестационарном режиме степень влияния этих же факторов может быть иной и, кроме того, сильно зависеть от состояния системы. Р1х влияние необходимо учитывать порознь. Так, например, дисперсию тепла вдоль адиабатически работающего слоя катализатора в стационарном режиме вполне достаточно представить коэффициентом эффективной продольной теплопроводности. В нестационарном режиме это недопустимо — необходимо учитывать раздельно перенос тепла по скелету катализатора, теплообмен между реакционной смесью и наружной поверхностью зерна и иногда перенос тепла внутри пористого зерна. Из-за инерционных свойств в нестационарном режиме имеют место большие, чем в стационарном, градиенты температур и концентраций на зерне и в слое катализатора. Это приводит, иапример, к отсутствию пропорциональной зависимости между температурой и степенью превращения, непродолжительному, но большому перегреву у поверхности зерна с наилучшими условиями обмена, значительным перегревам слоя — динамическим забросам, на-Л1Н0Г0 превышающим стационарные перепады температур между входом и выходом из слоя могут быть в несколько раз больше адиабатического разогрева при полной степени превращения. Сдвиг по фазе между температурными и концентрационными полями иногда приводит к возникновению колебательных пере- [c.13]

В области параметров модели, соответствующей практическим условиям, в кипяпд,ем слое может иметь место до пяти стационарных режимов. Наряду с сильпонеизотермичным режимом (кривая 5 рис. 10, а) существуют режимы со значительно меньшим перепадом температуры по слою. В зависимости от вида оптимального температурного профиля можно выбрать тот или иной режим. Неравномерным размещением теплообменной поверхности по высоте можно существенно деформировать профиль в желаемом направлении. [c.58]

Проникновение импульса в пакет происходит по нестационарному закону, аналогичному внешнему теплообмену. Поток импульса, равный силе сопротивления на единицу площади соприкосновения / = Р/5, пульсирует с частотой % о и постоянным является лишь его среднее значение f. Отсюда следует пропорциональность силы со- ротиБления поверхности тела, т. е. квадрату диаметра шара, в соответствии с наблюденной зависимостью (ИГ44). Для объяснения остальных особенностей Зс В] симости и независимости величины Гг... ф от свойств Твердых частиц и псевдо-ожижаюи1его потока необходимо построить правильную модель процесса переноса импульса в кипящем слое и рассмотреть все вытекающие из этой модели следствия. [c.166]

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]

Многослойный контактный аппарат представляет собой сложную систему со многими взаимовлияниями параметров и обратными связями. Применяемая до настоящего времени статическая модель кон -тактного аппарата не включала описания теплообменников и не учитывала ограничений, накладываемых теплообменниками, и влияния обратных связей. Однако, вследствие ограниченности поверхности теплообменников, не всякий температурный режим может быть реализован на действующем аппарате. Кроме того, взаимовлияния пара -метров теплообменников и слоев катализатора вносят изменения в температурный режим реактора при изменении условий эксплуатации хотя бы в одной зоне аппарата. Поэтому для о-птимизации технологических режимов действующих контактных аппаратов с заданными размерами теплообменников и ограничения на потоки газов необходимо перейти от уровня описания процесса только в слоях катализатора, к модели контактного узла в целом с включением всех теплообмен -ников и связей мевду ними и слоями катализатора. [c.199]

Физическая модель этой схемы следующая движущийся со скоростью кусковой материал, имеющий одинаковую температуру и высоту Н , вступает в теплообмен с газом, температура которого на входе в слой равна Скорость газового потока на свободное сечение оценивается величиной , а его толщина При упрощенном рассмотрении процессов теплообмена в слое кусковых материалов используют двумерную схему расчета (см. кн. 1, гл. 5, п. 5.2) и исходят из следующих допущений слой кусковых материалов однороден по своему фракционному составу тепловой поток от газа к кускам в любой точке слоя пропорционален разности температур между газом и поверхностью кусков, т.е. определяется законом Ньютона коэффициент теплоотдачи от гдаа к кускам одинаков не только для всех точек поверхности куска, но и по всей высоте и сечению слоя теплофизические свойства кусков слоя и газа не зависят от температуры и принимаются средними передача тепла в газе и в слое от куска к куску путем теплопроводности отсутствует изменения в объеме газа и слоя, связанные с изменениями температуры, невелики, что позволяет пренебречь ими потоки газа и кусковых материалов равномерно распределены по сечению аппарата и расходы их неизменны стенки аппарата, где размещается слой, непроницаемы для газа и идеально теплоизолированы. [c.162]

В статье Д. Б. Сполдинга изложены основные сведения о теплообмене при наличии химических реакций в газовой фазе и на поверхности тела. В целях простоты и наглядности анализ проведен для идеально-диссоциирующего газа (несколько видоизмененная модель Лайтхилла) при значении числа Льюиса, равном единице. Рассмотрены лишь простейшие случаи теплообмен в неподвижном газе, теплообмен при ламинарном пограничном слое вблизи передней критической точки и теплообмен при турбулентном течении Куэтта. [c.4]

Физическая модель и система координат изображены на рис. 9. Рассматривается стационарное ламинарное течение жидкости с постоянными свойствами и пренебрегается влиянием диссипации. В качестве граничного условия на плоской поверхности задается некоторое постоянное значение температуры. Для того чтобы свести число определяющих параметров к минимуму, будем далее предполагать, что поверхность пластины является черной. Этот анализ без каких-либо зна- Рис. 9. Физическая модель и система чительных трудностей может быть координат в задаче о теплообмене в по-распространеннасерую поверхность. граничном слое "р" тении иоглощаю-Как и обычно, принимаем, что невоз- щего газа, [c.157]

Расчет интенсивности теплообмена при ламинарном движении пленки в роторном аппарате оказывается более громоздким и может быть проведен [29] в предположении о равномерной диссипации подводимой к ротору механической энергии в слое жидкости одинаковой толщины. Профиль температуры поперек ламинарной пленки находится из рещения задачи стационарной теплопроводности плоской стенки с равномерным внутренним тепловыделением— см. уравнение (2.39). Получаемое параболическое распределение температуры позволяет определить температуру на внещ-ней поверхности пленки. Теплообмен между ламинарной пленкой и валиком предполагается соответствующим пенетрационной теории массообмена в системах жидкость—жидкость [36]. Коэффициент теплоотдачи а оказывается зависящим от величины подводимой мощности, от величины теплового потока, а также от некоторых гидродинамических параметров, требующих предварительного определения. Методика расчета а при ламинарном режиме работы пленочных аппаратов оказывается громоздкой ее изложение приводится в работах [29, 37]. Предложенная модель проверена экспериментально и объясняет наличие экстремума а в зависимости от угловой скорости ротора. [c.136]

Корнер [49, 62] предложил простую теорию эрозии топлива в артиллерийских орудиях, основанную на простой одноступенчатой модели процесса горения. Из гидродинамических сообран<ений можно заключить, что продукты горения тонлива в камере будут обладать очень высокой турбулентностью. Однако вблизи поверхности горения будет иметься ламинарный слой, обладающий существенно вязкими свойствами. Снаружи этой области возникает переходный слой, в котором по мере увеличения расстояния от поверхности турбулентность играет все более существенную роль. Оценки толщины зоны реакции показывают, что большая часть реакции в пламени имеет место в переходной области. Здесь теплообмен, который главным образом определяет скорость горения, происходит путем конвекции и теплопроводности. Высокая скорость газа, параллельная поверхности горения, увеличивает турбулентность в зоне реакции, повышая, таким образом, скорость теплообмена и скорость горения. Для холодного топлива, обладающего зоной реакции большой толщины, более значительная часть реакции происходит в переходной зоне таким образом, для этого топлива эрозионный эффект будет больше, чем для горячего топлива, имеющего более тонкую зону реакции. Это согласуется с результатами экспериментов. [c.460]

Значительная часть экспериментальных исследований внутренней структуры пристенной турбулентности выполнена в так называемых равновесных по Клаузеру турбулентных пограничных слоях, формирующихся при безградиентном или слабоградиентном обтекании простых тел невозмущенным потоком. Для таких сдвиговых течений существуют координаты, в которых профили средней (по времени) скорости, а также нормальных и касательных напряжений, кинетической энергии турбулентности, ее диссипации и других характеристик турбулентности являются автомодельными. В то же время, решение ряда практических задач, связанных, в частности, с разработкой оптимальных конструкций каналов теплообменников, камер сгорания авиационных двигателей и других устройств, содержащих элементы двугранных углов, требует знаний о гидродинамической и тепловой структурах течения за различного рода неровностями, выступами и препятствиями, широко встречающимися в таких устройствах [1, 2]. Однако обтекание отмеченных локальных источников возмущений в общем случае относится к классу течений, формирующихся в условиях резкого изменения шероховатости поверхности [3, 4] и характеризующихся неравновесностью, нередко весьма существенной. Этот вопрос со всей остротой возникает в проточных частях реальных промышленных устройств (турбомашины, теплообменные и технологические аппараты и т.п.). Сложность обтекаемых конфигураций в таких устройствах в значительной степени определяет внутреннюю структуру пристенных течений, поэтому распределения как средних, так и пульсационных характеристик потока не являются автомодельными. При использовании полуэмпирических моделей турбулентности для анализа таких течений все чаще выражается неудовлетворенность существующими локальными подходами [51 и, в частности, гипотезой Буссинеска, которая оказывается непригодной по крайней мере во внешней части слоя. По этой причине выражается озабоченность в связи с необходимостью разработки релаксационной теории, в основе которой была бы новая формула для напряжения турбулентного трения, позволяющая учитывать память пограничного слоя, т.е. свойство сдвигового потока запоминать особенности течения выше рассматриваемой области. Не случайно при расчетах неравновесных турбулентных пограничных слоев все отчетливее стала проявляться тенденция отхода от классической формулы Буссинеска, характеризующей линейную связь турбулентных напряжений с градиентом скорости [c.255]

Близость принятой теоретической модели к реальному механизму переноса тепла в неоднородном псевдооншженном слое не исключает необходимости ее дальнейшего совершенствования. Отметим важность уточнения закономерностей расширения псевдоожиженных систем и определения локальных зависимостей 8 = / ( 7), формул для Я с учетом конвективной и радиационной составляющих, а также 6 — толщины пристенной зоны Представляется также важным получение расчетных формул для и применительно к теплообменным поверхностям [c.430]

Исследованию теплообмена на проницаемой поверхности в условиях интенсивного вдува газодисперсных систем посвяшено мало работ [1-3]. Процессы в зоне оттеснения пограничного слоя с интенсивным вдувом газовзвеси отличаются значительной сложностью, поскольку радиационно-конвективный теплообмен между частицами и газом, частицами и поверхностью, газом и поверхностью осложняется процессами фазовых и химических превращений, дробления и коагуляции частиц. В связи с этим в теоретических работах обычно используются упрощенные модели, представляющие практический интерес и позволяющие проводить качественный анализ теплового состояния и эффективности систем двухфазного вдува [ 1, [c.76]