Теплопередача в зерне

Теплопередача внутри пористого зерна катализатора определяется некоторым эффективным коэффициентом теплопроводности так же, как диффузия — эффективным коэффициентом диффузии данного вещества. Конечно, неренос тепла идет в основном через твердую фазу, в то время как перенос вещества — только через норы. Вопрос о том, как связана эффективная теплопроводность со структурой пор и свойствами твердой фазы, обсуждается в главе 5 книги Петерсена (см. библиографию, стр. 147) здесь мы только отметим, что коэффициент теплопроводности может быть определен таким образом, что тепловой поток через единичную площадку внутри частицы будет пропорционален градиенту температуры по направлению нормали к этой площадке с коаффициентом пропорциональности к . [c.142]

Влияние теплопроводности шариков и цилиндров на коэффициент теплопередачи от потока к стенке исследовалось в этой же работе. Зерна были сделаны из железного литья, цинка, алюминия и меди. Результаты приведены на рис. 1-45 и представляют собой зависимость поправочного коэффициента (а) (а) от величины коэффициента теплопроводности данного металла >.ч, ккал, м-ч - град). На этот коэффициент следует умножить коэффициент теплопередачи, полученный из графика (рис. 1-44). [c.58]

Таким образом, в формуле (IV. 4) первый член учитывает тепловой поток через газовую фазу теплопроводностью и излучением, а второй член — теплопередачу через зерна за счет контактного и лучистого теплообмена между ними. Очевидно, что при больших значениях все тепловые потоки в слое аддитивны. [c.105]

Ре =10.1 Ми— 23,4 Коэффициент теплопередачи от потока к зерну [c.199]

Повторим, что Р[ и Кт — коэффициенты массо- и теплопередачи, С,о и С,п — концентрации 1-го вещества в объеме и у поверхности, и Тг — температуры контактного материала и окружающего объема, т — плотность, 8уд — удельная поверхность катализатора, — скорость <реакции, qпp — теплота процесса, Н — радиус зерна. [c.15]

Массо- и теплопередача в порах. Наиболее важное значение в процессах гетерогенного катализа имеет перенос вещества и тепла внутри пористой частицы катализатора. Перенос вещества в порах осуществляется исключительно путем молекулярной диффузии. Если диаметр поры значительно превышает среднюю длину свободного пробега, то молекулы диффундирующих веществ сталкиваются друг с другом гораздо чаще, чем со стенками поры и последние не оказывают существенного влияния на скорость диффузии в пористом зерне. В этих условиях диффузия в порах протекает так же, как в объеме неподвижной жидкости или газа и скорость переноса вещества вдоль поры, отнесенная к единице ее поперечного сечения, определяется законом Фика - [c.98]

Сопротивление теплопередаче из ядра потока к внешней поверхности катализатора, как будет показано в разделе III.5, оказывает на скорость процесса гораздо большее влияние, чем внешнее сопротивление массопередаче. Мы пока не будем обсуждать этого вопроса и зададим граничное условие для температуры на внешней поверхности зерна в форме, не учитывающей внешнего теплового сопротивления [c.125]

Здесь l — концентрации веществ, участвующих в реакции Т — температура г — скорость реакции в единице объема пористого катализатора D , % — эффективные коэффициенты диффузии и теплопроводности в пористом зерне v — стехиометрический коэффициент -го вещества (v,- < О для исходных веществ и > О для продуктов реакции) h — теплота реакции V — оператор Лапласа g = С (Г), То= Т (Г) — концентрации реагентов и температура на внешней поверхности зерна oo, T a— значения соответствующих переменных в ядре потока, омывающего частицу катализатора Р,, а — коэффициенты массо- и теплопередачи из ядра потока к внешней поверхности зерна п — направление внешней нормали к поверхности Г. [c.131]

Точки ветвления. Рассмотрим реакцию на пористом зерне катализатора. Если сопротивлением массо- и теплопередаче на внешнюю поверхность частицы можно пренебречь, то система стационарных уравнений всегда может быть сведена (см. раздел 111.4) к единственному уравнению для безразмерной температуры 0 [c.358]

Влияние теплопередачи также может быть существенным. Рассмотрим, например, экзотермическую реакцию, протекающую на внутренней поверхности пористого зерна катализатора. Реагирующие вещества должны продиффундировать внутрь зерна, а конечные продукты — из него. Если реакция происходит быстро и тепло не успевает достаточно быстро отводиться, то внутри зерна температура возрастет и скорость реакции увеличится. [c.23]

Реакторы с псевдоожиженным слоем. Достоинствами псевдоожиженного слоя являются малые размеры зерен, высокая эффективная теплопроводность, интенсивная теплопередача и подвижность катализатора. Это дает возможность рекомендовать описываемые реакторы для проведения процессов, которые протекают в области внутренней диффузии на зернах обычных размеров (выше 3 мм), процес-502 [c.502]

Математическая модель реактора была рассмотрена в главе II. Здесь важно дополнить эту модель зависимостями параметра гидродинамического сопротивления и параметра теплопередачи от скорости газовой смеси, диаметра трубки реактора и диаметра зерна катализатора. Остановимся на формуле Лева для расчета параметра сопротивления А и формулах Яги для определенпя параметра теплопередачи В . [c.211]

Сводит теплопередачу к теплопроводности и способствует ее равномерности. В случае очень крупнозернистой пересыпки на поверхности заготовок образуются бугорки и трещины в местах соприкосновения с крупными зернами пересыпки. Считают, что зерна пересыпки должны быть не более 5 мм. [c.152]

Опыты применения крупнозернистой пересыпки показали, что в местах соприкосновения ее зерен с поверхностью заготовок образуются бугорки, под которыми находятся мелкие трещины (рис. 63). Если это явление носит сильно выраженный характер, то поверхность заготовки напоминает кожу, покрытую сыпью. Причина образования этих бугорков, по-видимому, состоит в том, что в месте соприкосновения зерна материал заготовки вследствие более интенсивной теплопередачи твердеет раньше, чем на соседних участках, где материал продолжает усаживаться. [c.194]

Температура бражки, поступающей в колонну, должна находиться в пределах 85—87°С меньшая температура может указывать или на недостаточную поверхность теплопередачи подогревателя или на ее загрязнение, а в некоторых случаях — на малую скорость движения бражки в трубах подогревателя (она должна быть не менее 0,3 м/с для зерно-картофельных бражек и 0,5 м/с — для мелассных). При чрезмерно развитой поверхности подогревателя температура бражки может повышаться вплоть до температуры ее кипения. [c.318]

Давление в верхней части определяется конструкцией, размером и состоянием поверхности теплопередачи дефлегматора и конденсатора, а также температурным режимом конденсатора. Последний должен быть горячим только в самой верхней части. Подачу воды в конденсатор регулируют так, чтобы струя жидкости в фонаре конденсатора была практически равна заданному отбору головной фракции и составляла 1,5—2% при переработке зерно-картофельно-го сырья и 3—5% — при переработке мелассы. При нормальном состоянии поверхности теплопередачи и достаточной ее площади [c.326]

В соответствии с подобием процессов массо- и теплопередачи во внешнедиффузионной области может быть рассчитана разность температур поверхности, катализатора и газового потока в каналах между зернами катализатора. [c.677]

Возникновение турбулентного горения можно представить себе следующим образом в определенных условиях нормальное горение становится неустойчивым, газообразные продукты сгорания проникают в поры заряда, вытесняя жидкость и поджигая стенки пор. Вытесненная жидкость в других местах выбрасывается в поток продуктов сгорания, зона пламени продвигается вперед благодаря конвективному движению но порам, а не из-за прогрева свежих порций вещества по механизму кондуктивной теплопередачи. Снимки показывают, что передний фронт турбулентного горения оставляет за собой зону, состоящую из горящих зерен ВВ и пор, между которыми жидкость уже удалена. На зернах должна оставаться пленка жидкости, толщина которой зависит от скорости движения и от параметров жидкости [220]. [c.282]

Эмпирический коэффициент К учитывает влияние теплопередачи в слое катализатора, разность температур зерна и газового потока, особенности насадки колонны, в определенной степени роль диффузионных процессов, а также срок службы катализатора. Влияние размера зерна В, мм) и температуры газа перед слоем катализатора на первой полке колонны (/, °С) выражается следующей зависимостью [c.82]

Другой подход к выявлению роли размера зерна состоит в рассмотрении процесса переноса тепла в газовом потоке при турбулентном движении газа через заполненные насадкой трубы. Лева [27—29] показал как теоретически, так и экспериментально, что максимальное значение коэффициента теплопередачи наблюдается в тех случаях, когда отношение размера зерен к диаметру реакционной трубки не превышает 0,15. Эта величина может служить в качестве ценного критерия при выборе размера зерен катализатора при данном диаметре реакционной трубки. [c.16]

В предыдущей главе мы рассматривали, главным образом, вопрос о ТОМ, как рассчитать концентрации реагентов и температуру в любой точке реактора определенного типа, исходя из известных закономерностей кинетики процесса (как истинно химической, так и диффузионной), гидродинамики потока, характеристик теплопередачи и пр. Такая постановка задачи, однако, еще не исчерпывает проблемы расчета химических реакторов. В любое из расчетных уравнений входит ряд переменных, таких как время контакта, температура потока на входе в реактор и температура теплоносителя, скорость потока, диаметр зерна катализатора и т. д., — значения которых могут варьироваться в более или менее широких пределах. Приступая к проектированию химического реактора, мы должны выбрать значения этих переменных так, чтобы добиться наилучшего результата процесса. Далее, число и номенклатура варьируемых переменных определяются принятым типом реактора и его схемой. Последняя также должна быть выбрана оптимальной, а этого в большинстве случаев можно добиться только путем сравнения наилучших результатов процесса, достижимых в реакторах различных типов. [c.235]

В литературе имеются работы, посвященные экспериментальному изучению скоростей теплопередачи и диффузии при прохождении газовых потоков через неподвижный слой, состоящий из зернистых частиц. В этих работах получены обобщенные эмпирические уравнения для определения значений коэффициентов переноса массы в зависимости от режима движения потока. На примере процесса высушивания твердых частиц в струе воздуха в ряде работ изучались скорости переноса тепла и массы, причем зерна высушиваемого слоя по размерам и форме моделировали гранулы промышленных катализаторов. [c.399]

В стационарных условиях скорость диффузии реагента через сферическую границу, расположенную на расстоянии а от периферии (па которой реагент имеет концентрацию с), равна скорости реакции во внутренней части зерна, ограниченной этой поверхностью. Тепло, выделяющееся или поглощаемое во время реакции, также передается через эту границу, так что скорость теплопередачи равна [c.413]

Для определения коэффициента теплопередачи в дефлегматорах, где охлаждающей средой является зерно-картофельная бражка, поступающая на перегонку, пользовались эмпириче-<-ким уравнением [4] [c.213]

Для определения поверхности теплопередачи в дефлегматорах пользуются рациональными или эмпирическими формулами. 3,ля определения коэффициента теплопередачи дефлегматоров в аппаратах, работающих на зерно-картофельном сырье, поль- [c.217]

Для обработки были отобраны эксперименты с нетеплопроводным материалом при отношении диаметра трубы к диаметру зерна Оап/й > 6. При меньших отношениях изменяются коэффициенты в уравнении ( . 30) (см. раздел V. 3) и пересчеты от из общего коэффициента теплопередачи могут быть менее надежны. На рис. . 20 нанесены данные Лева по теплопередаче при нагревании воздуха в зернистом слое [75]. Величины Ниэ. ст/Рг полученные расчетом из этих опытов, лежат на 40—50% ниже данных других исследователей, в том числе данных этого же автора по теплопередаче при охлаждении воздуха в зернистом слое [75]. Причина этого, видимо, в чрезмерно узкой щели для прохода пара, конденсирующегося в высоком нагревательном кожухе трубы [c.374]

Сравнение процессов обмена в зернистом слое, в пучке труб шахматного расположения, в отдельном шаре и цилиндре показывает, что теплообмен в слое складывается аддитивно из отдельных актов теплопередачи элементам слоя при средней реальной скорости в узком сечении слоя ( просвете между зернами). В области Re<50 (что соответствует Reg—10) начинаются отклонения между теплоотдачей отдельного, обтекаемого потоком элемента и элемента в слое, во втором случае интенсивность переноса уменьшается более резко. [c.420]

Вследствие низкой скорости теплопередачи в полимерной оболочке зерна некоторые участки поверхности гетерогенного катализатора вблизи активного центра могут сильно разогреваться (температура там иногда достигает нескольких десятков градусов) [797, 827—829]. При полимеризации этилена на окиснохромовом катализаторе, активность которого составляет 1000 г ПЭ/г катализатора в час в зернах катализатора создается теплонапряжен-ность объема до 4,2-10 кДж//(мЗ-ч) [827]. [c.223]

Для подобных систем уравнения (1,50) должны быть тождественными. Условием тождественности этих уравнений является равенство безразмерных групп Приняв в качестве определяющего размера приведенный диаметр зерна получим критерий содержащий интересующий нас коэффициент массопередачи, аналогичный критерию Нуссельта в теплопередаче. [c.69]

Лин Шин-лин и Амундсон приводят пример численного решения этой задачи при следующих исходных данных массовая скорость 0 = 2930 кг1 м -ч)-, линейная скорость и= 12,47 м1мин радиус зерна катализатора г — 4,24 мм порозность слоя е = 0,35 полное давление р — ат-, удельная теплоемкость зерна катализатора с, = 0,196 ккал кг-град)-, плотность газа рг=1,12 кг/м -, теплота реакции (—АЯ) = 0,667-10 ккал1моль-, средний радиус пор зерна Гпор = 40А коэффициент теплообмена сквозь газовую прослойку г = 97,6 ккал м-ч-град)-, пористость зерна еч = 0,40 теплоемкость газа с,-= 0,25 ккал кг-град)-, плотность катализатора рч = 960 кг м -, масса одного моля газа Л1 = 48 кг моль-, высота единицы теплопередачи Яс =0,018 м-, коэффициент теплопередачи г = 9,88 моль мР--ч-ат)-, константа скорости реакции к = = 22,5 ехр (—12200/Гч) моль м -ч-ат) поверхность зерна катализатора, приходящаяся на 1 объема, а = 402 м м -, б = ехр [12.98 —(12 200/г чЯ 1ч—температура частицы катализатора, °С т — время, мин. [c.268]

Примыкание зерна к разным ячейкам несущественно вследствие слабого влияния внешних градиентов на эффективность работы пористой частицы [38]. Задача исследования режимов ячейки, как и в случае реакции на внепшей поверхности зерен, сводится к тем же уравнениям, что и уравнения процесса на изолированном зерне, с той лишь разницей, что истинные коэффициенты массо- и теплопередачи на внешнюю поверхность р и а заменяются на эффективные величины Р и а. Влияние внешних коэффициентов переноса на режимы пористого зерна было рассмотрено в разделе 111.5. Нолучевщде езуяь-таты применимы, после указанной замены, и к частице, помещенной в зернистый слой. В условиях, когда внешнедиффузионное торможение не влияет на процесс внутри пористой частицы, влияние ячеистой структуры не сказывается и подавно из-за малости дополнительного сопротивления а ., [c.251]

Значение последнего обстоятельства наглядно проявилось в опи-тах 3 и № 5. В обоих случаях насадка была изготовлена из одной и той же нержавеющей сетки 4x4x1, но в опыте 3 насадка типа "гармошка" имела элементы, расположенные горизонтально и пере1фы-вающие кольцевое сечение реакционной камеры. В зтом опыте при отношении размера ячейки в насадке к диаметру зерна JU= 4/2 = 2 теплопередача в слое была плохой. В опыте № 5 при //= 4/3,2 =1,25 насадка типа "щуба" не перекрывала сечения камеры и теплообмен в сравнении с опытом 3 был значительно интенсивнее. [c.129]

Подобным же образом записаны основные уравнения, являющиеся математическим описанием процессов в остальных звеньях объекта. При этом учтено, что для остальных звеньев теплопередача в основном определяется процессом переноса тепла от нитрозного газа к стенке и термическим сопротивлением стенки (коэффициент теплоотдачи от стенки к воде или паро-жидкостной эмульсии на порядок выше) кроме того, переносом тепла лучеиспусканием для экономай-зерной части можно пренебречь ввиду сравнительно низкой температуры нитроз-ного газа. С учетом этих условий и получены уравнения (11.31), (11.34), 01-43) для определения коэффициентов теплопередачи в этих звеньях. Граница между испарительным и экономайзерным звеньями изменяется в зависимости от режима работы котла. При этом могут быть следующие состояния [c.52]

Через пограничный слой у поверхности твердой частицы происходит не только массоперенос, но и отвод (подвод) теплоты, основные параметры которого коэффициент теплопередачи между поверхностью зерна и потоком - а скорость теплообмена аз(Г , - Т ), где Т , -температура на поверхности и в объеме соответственно. Скорость теп-ловьщеления вследствие протекания реакции на поверхности равна ОрГ(С , 7 ,). В стационарном режиме [c.147]

Основным фактором, определяющим процесс превращения углей в кокс в камерах коксовых печей, является тепловой поток Потоки тепла в камере направлены с двух сторон навстречу друг другу — от стенок к осевой плоскости Переход тепла от стенок к угольной засыпи затруднен тем, что уголь неплотно прилегает к стенкам печи из-за пустот между отдельными зернами, из-за впаж-ности угля, протекания пирогенных процессов, связанных с поглощением и выделением тепла на различных стадиях, и других факторов Еще более сложен процесс теплопередачи в самой угольной засыпи [c.79]

Из-за плохого описания пристеночного коэффициента теплопередачи, а также в результате ношх экспериментальных работ по структуре зернистого слоя в трубках стержневые модели в шестидесятые годы получают дальнейшее развитие. Бэддуар и Юн [б1 выделяют пристеночную область шириной порядка поло-ВИНН диаметра зерна, значительно отличающуюся по своим свойствам от остальной области слоя, йх модель соответствует двухслойному цилиндру без контактных термических сопротивлений,на границах - модель Зс. Модель Яги и сотрудников близка к этой [7], но дополнительно учитывает и термическое сопротивление у стенки трубки-модель 2в. Яги с сотрудниками ивиользуют модель 2в только для вывода соотношений, связывающих Ке и со всеми основными механизмами теплопереноса. Таким образом они сводят в расчетном отношении модель 2в к 2а, что значительно упрощает ее применение. [c.591]

Рассмотрим, как изменится процесс теплообмена, если теплопередача между легкой фазой и индивидуальной частицей контролируется проникновением теплоты внутрь зерна. При псевдоожижении обычно не учитываются температурные градиенты внутри частицы, но в случае большого размера частиц, используемых, как правило, при фонтанировании, в различных частях слоя могут возникать значительные градиенты. Если внезапно изменяется температура легкой фазы вокруг частицы, величина ре-зультирз щего перепада температур внутри частицы по от- [c.134]

В пограничном слое у стенки аппарата интенсивность этих конвекционных потоков должна естественно уменьшаться. Пограничный слой у стенки трубы должен быть в значительной части поверхности ламинарным. Кроме того, количество точек контакта на единицу поверхности между зернами и стенкой аппарата значительно меньше, чем между зернами соседних в радиальном направлении рядов (см. раздел 1.2), что также должно привести к повышению сопротивления теплопереносу у стенок аппарата в области малых значений Reg, где теплопроводность в значительной мере определяется переносом через твердую фазу и величиной контактов между зернами. Следует отметить, что на неизбежность наличия пленочного сопротивления при теплопередаче из аппаратов с зернистым слоем при движении в нем газа не обращалось надлежащего внимания. В значительной части работ, посвященных анализу теп-лоиерехода в зернистом слое, тепловое сопротивление было отнесено к переносу тепла из ядра газового потока к стенкам при бес- [c.366]

Определяющим линейным размером в критерии Нуссельта для пристенного коэффициента теплопередачи должен быть эквивалентный диаметр зернистого слоя dg=4sla (см. раздел П. 1) при диаметре трубы >ап одного порядка с диаметром зерна возникает вопрос о необходимости учета в значении а поверхности трубы (см. раздел П. 2). Нужно учитывать, однако, что поверхность стенки трубы вводится как в Nug. i, так и в Reg- При этом, как будет показано в Уравнении (V. 97), почти во всем используемом для практики интервале Reg зависимость Nug. i от Reg близка к линейной Nug, T Re° . В силу этих обстоятельств для простоты расчетов поверхность стенки трубы не вводится в величину поверхности насадки на единицу объема слоя а и, следовательно, не изменяет величину Reg и Nug. T- [c.368]