Теплопередача между стенкой и слоем

При исследовании переноса тепла в зернистом слое можно пользоваться как коэффициентом теплопередачи, так и эффективным коэффициентом теплопроводности слоя. В первом случае теплообмен определяется разностью температур между потоком и стенкой, являющейся границей слоя. [c.57]

Механизм теплопередачи при прохождении газа через слой твердых частиц может включать следующие стадии теплопроводность между частицами теплопроводность газа конвекция к стенке сосуда конвекция к поверхности частиц. [c.269]

Теплопередача путем конвекции происходит при передаче тепла от твердой фазы к жидкой или, наоборот, от подвижной фазы к твердой, например при охлаждении паров и газов в холодильнике. Конвекция может быть основана либо только на естественном движении подвижной фазы, возникающем в результате изменения плотности с температурой (естественная конвекция), либо она может быть ускорена механическим способом, например перемешиванием или ускоренным протеканием газа через трубки (принудительная конвекция). Даже при очень интенсивном движении жидкости или газа в непосредственной близости от стенки остается очень тонкий неподвижный слой, в котором теплопередача осуществляется не в результате конвекции, а за счет теплопроводности. Этот слой создает наибольшее сопротивление теплопередаче между обеими фазами. Коэффициенты теплопроводности этого слоя и подвижной фазы включены в коэффициент теплоотдачи а [c.83]

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]

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

Подробное исследование теплоотдачи от одиночных поверхно стей и от трубных пучков (змеевиков) к слою пены с обобщением собственных опытных данных, а также результатов многих предыдущих работ в виде расчетных критериальных уравнений было выполнено в лабораторной укрупнешой модели пенного аппарата, с внутренними теплообменниками 1338, 356, 362]. Опыты были проведены при развитом пенном режиме (Шг = 0,4 3 м/с) в системах воздух — вода, а также воздух — растворы глицерина, олеата натрия, этилового спирта. Водные растворы органических веществ применяли с целью установить влияние физических свойств вспеви-ваемей жидкости на показатели теплопередачи. Для системы вода воздух высоту слоя пены изменяли от 100 до 360 мм. Величину об " щего коэффициента теплопередачи определяли-по-формуле (11.23), причем рассчитывали как среднеарифмети.ческую разность температур между теплоносителем и пеной. Коэффициент теплоотдачи от теплообменника к пене а находили по формуле (11.46) по известной величине К . [c.117]

Величина коэффициентов теплопередачи между стенкой аппарата и кипящим слоем, создаваемым воздухом, может достигать 500—800 ккал/мР час°С. Истинная теплопроводность твердых частиц лежит в пределах 0,09—0,45 кал/м час °С, а толщина поверхностной пленки находится в согласии с результатами измерений температур в кипящем слое. Механизм теплообмена между кипящим слоем и окружающей.его стенкой в том виде, как он описан выше [16, 33], несколько отличается от механизма, предложенного другими исследователями [7, 19, 25]. Эти последние объясняют высокие значения коэффициентов теплопередачи поглощением тепла частицами, движущимися вниз вдоль поверхности теплообмена. Поглощение тепла связывается со скоростью движения частиц у стенок, а эта последняя в свою очередь свят запа [25] с эффективностью флюидизации. Тепло от стенки радиально передается частицам, которыми оно переносится в нижнюю часть кипящего слоя и сообщается поступающему холодному газу. В условиях поршневых движений коэффициент теплопередачи понижается. По мнению Дау и Джакоба [7], в этом с.пучае поток частиц, движущихся вниз, перемешивается с основной их массой, находящейся в объеме, прежде чем достигнет нижней части слоя. Вследствие этого при поршневых движениях уменьшается коэффициент теплообмена. [c.28]

Основными положительными качествами псевдоожиженного слоя являются равномерное распределение газа и твердых частиц по всему сечению аппарата, хорошее перемешивание как твердых частиц, так и газовой фазы, высокие коэффициенты теплопередачи между твердыми частицами, газом и стенками аппарата и, как следствие перечисленного, возможность создания равномерного температурного поля по всему объему слоя. [c.56]

После подстановки соотношений (18) и (19) в уравнение (И) окончательное выражение для определения коэффициента теплопередачи между кипящим слоем и окружающей его стенкой в случае ламинарной поверхностной пленки принимает следующий вид [c.35]

Толщину слоя определяем из уравнения теплопередачи между газом, находящимся в печи, и наружной поверхностью стенки [c.160]

Уравнение для расчета коэффициента теплопередачи между двумя средами через я-слой-ную плоскую стенку [c.29]

Рассмотреть вертикальную полость высотой 5 см, заполненную водой. Между двумя вертикальными стенками полости поддерживается разность температур 50°С. Все края полости замкнуты адиабатическими поверхностями. Изменяя расстояние между стенками 1, найти значения этого расстояния, при которых теплопередача через слой воды максимальна и минимальна. Определить числа Нуссельта для этих двух значений й. Использовать свойства воды при 40 °С, [c.340]

В этой главе мы рассмотрим массопередачу в турбулентном потоке примерно тем же методом, каким мы пользовались при рассмотрении теплообмена в турбулентном потоке (гл. 25). Целесообразно рассмотреть массопередачу в турбулентном пограничном слое у плоской пластины ввиду небольшого, но все возрастаюш его числа непосредственных применений этой теории. Более важная причина состоит в том, что это изучение приводит к пониманию массопередачи при движении над поверхностями более сложной геометрической формы. Мы рассмотрим также классические аналогии переноса тепла, массы и количества движения между жидкостью и внутренней стенкой трубы. Наконец, мы проанализируем теорию проницания, базирующуюся на некоторой модели процесса. Замечательная особенность этой теории заключается в том, что она описывает массопередачу (и теплопередачу) между двумя жидкими фазами. Это отличает ее от большей части теорий переноса, которые в большей или меньшей степени ограничены применимостью к обмену между жидкостью и твердой фазой. [c.498]

При конденсации паров в холодильниках наибольшее сопротивление теплопередаче создает тонкий слой конденсата, который образуется на стенке холодильника. Коэффициент теплопередачи также зависит от многих переменных величин (плотности пленки, вязкости конденсата, теплоты испарения и т. д.). Его величина значительно уменьшается, если, например, пары содержат хотя бы небольшое количество неконденсирующихся газов. Газ образует при конденсации паров изолирующий слой между слоем конденсата и парами, в результате чего теплопередача значительно затрудняется. Наоборот, теплопередача ускоряется, если конденсат не образует на стенках холодильника непрерывной пленки, а стекает в виде капель. Такой вид конденсации осуществляется, например, на замасленной охлаждающей поверхности. [c.85]

Теплопередача в движущемся слое зернистого материала может обеспечить непрерывность процесса теплопереноса как между потоком дисперсного материала и стенкой аппарата, так и между частицами материала и потоком сплошной фазы, проходящей через движущийся слой. [c.311]

В псевдоожиженном слое происходит интенсивное перемешивание твердой фазы и псевдоожижающего потока. Это перемешивание значительно влияет на процессы, происходящие в псевдоожиженном слое, и является иногда фактором положительным, а иногда отрицательным. В аппаратах, предназначенных для выполнения различных теплотехнических функций, в которых конечный результат проводимого процесса определяется теплопередачей между твердой фазой и потоком или между средой и стенками аппарата, интенсивное перемешивание способствует интенсификации процесса. Наряду с этим перемешивание способствует уменьшению рабочей разности температур, что отрицательно сказывается на количестве передаваемого тепла. Естественно, что перемешивание благоприятно для аппаратов, предназначенных для смешения порошкообразных материалов. [c.18]

Опубликованные данные по теплообмену между кипящим слоем ж окружающей его стенкой сведены в табл. 1. Общие. теоретические зависимости, позволяющие описать все существующее данные, до сего времени не найдены. Сопоставление результатов различных исследований затруднительно, так как некоторые переменные, необходимые для описания теплопередачи, в отдельных исследованиях не измерялись. Следует также отметить, что различные данные не согласуются друг с другом. Эти расхождения можно объяснить использованием неодинакового оборудования (по размерам и геометрическому расположению). [c.38]

Режим работы. При разработке непрерывно действующего денитратора было найдено, что для удовлетворительного проведения процесса наиболее важны следующие параметры конструкция мешалки, скорость перемешивания и температура слоя порошка. Мешалка должна быть тщательно сконструирована, чтобы удовлетворять следующим важным требованиям а) не передвигать материал вдоль желоба б) иметь регулируемую установку, чтобы можно было получить очень небольшой зазор между лопастями мешалки и стенками желоба, и в) быть прочной, чтобы во время работы размер зазора строго сохранялся. Это особенно важно потому, что на стенках желоба может образоваться кек. При зазорах более 3,2 мм, будут образовываться кеки и теплопередача через стенки реактора уменьшится настолько, что часть его перестанет работать. [c.196]

Теплопередача между верхней стороной твердого слоя и стенками реактора может осуществляться либо путем теплопроводности, либо путем конвекции газа. [c.155]

В качестве примера на фиг. 2 дана схема изменения температуры при теплопередаче между двумя потоками через трехслойную плоскую стенку. Пусть толщ,ина стенки бг и коэффициент теплопроводности материала стенки Яа, толщина слоя загрязнения стенки с одной стороны и коэффициент его теплопроводности и соответственно с другой стороны — [c.273]

Одним из факторов, влияющих на устойчивость ламинарных пограничных слоев, является температура обтекаемой поверхности. Когда она отличается от температуры среды, в несжимаемых течениях между стенкой и потоком происходит теплопередача, которая сказывается на устойчивости течения через зависимость коэффициента вязкости от температуры. Уравнение импульсов имеет в этом случае вид [c.268]

Используя группы безразмерных переменных, появляющихся при анализе явлений переноса тепла, вещества и количества движения, Бартоломео и Катц [3] установили эмнирическое соотношение для определения коэффициента теплопередачи между кипящим слоем и окружающей ого стенкой, пригодное в широких пределах изменения условий процесса. [c.32]

Коэффициент теплопередачи к — количество тепла, передаваемое за один час через поверхность 1 при разности температур 1 С, Численное значение его, обычно определяемое экспериментальным путем, зависит от вида теплоносителей (воздух, вода, пар), скорости теплоносителей, условий омывания, толщины стенки сосуда, величины слоя загрязнений на стенке сосуда и т. д. Коэффициент теплопередачи между жидкостью в емкости и воздухом зависит также и от влажности воздуха. Как указывалось выше, при адиабатическом испарении жидкость в емкости охлаждается. Температура стенок емкости незначительно отличается от температуры жидкости. Если воздух, с которым соприкасается стенка, влажный, а температура ее ниже нуля, то на стенке начинает выпадать иней, создавая своеобразную снеговую изоляцию. Такая снеговая изоляция уменьшает приток тепла к жидкости от окружающей среды и резко сокращает испарительную способность емкости. Температура жидкости будет снижаться, а толщина снеговой изоляции будет расти. Появление инея на поверхности емкости свидетельствует о слишком малой поверхности емкости. [c.253]

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]

Исследования по определению величины коэффициентов теплопередачи между кипящим слоем и поверхностью теплообмена можно разделить на два класса. К первому классу относятся случаи, когда поверхностью теплообмена является стенка аппарата. Ко второму классу относятся случаи, когда поверхность теплообмена находится внутри слоя, как, нанример, нри теплоотдаче от электрического нагревателя в опытах Майкли и Трилинга [33] или Туми и Джонстона [44], либо при теплоотдаче к вертикальной трубке, охлаждаемой водой в опытах Фриденберга [47]. [c.28]

Необходимо учитывать и дополнительное сопротивление при теплопередаче между потоком среды и стенками реактора. Хотя скорость в слое около стенок может быть больше, чем ее средняя величина во всем сечении (см. работу Шварца и Смита ), интен-сивлость поперечного перемешивания снижается по мере приближения к стенке. На стенке образуется граничный слой, средняя толщина которого определяется скоростью потока и завихрениями, получающимися от частиц, прилегающих к стенке. Эти эффекты удобно учесть объединенным коэффициентом теплопередачи стенки а ,. Для насыпного слоя, содержащего более 10 частиц по всему [c.189]

Часто теплообменную аппаратуру, рассчитанную на определенные среды, используют для других сред не всегда учитывают тот факт, что коэффициент теплоотдачи между стенкой и теплоносителем снижается с уменьшением вязкости, теплопроводности, плотности и теплоемкости теплоносителя иногда не принимается во внимание изменение температуры, приводящее, в свою очередь, к изменению физических свойств теплоносителя и соответственно коэффициента теплопередачи. Допускаются ошибки при расчете скоростей теплоносителей. Снижение скорости теплоносителя приводит к ламинарному движению пограничного слоя, повышению теплового сопротивления потока и резкому снижению коэффициента теплоотдачи. Не всегда правильно выбираются конфигурации и размеры теплообменной аппаратуры, существенно изменяющие формы поверхности теплопередачи. При выборе или замене теплообменной аппаратуры должны учитываться, кроме величины поверхности теплопереда- [c.181]

Температуру внутри трубки измерить трудно, поэтому в случае однорядного расположения катализатора приходится удовлетвориться измерением температуры в конце слоя. Для этого термопару можно ввести снизу. Карман термопары может также служить как опора слоя катализатора. Температуру в рубашке, окружающей трубку с катализатором, можно поддерживать постоянной, регулируя давление инертного газа вверху обратного холодильника. Нисходящая труба (правая на рис. 2) заполнена жидкостью, а в рубашке реактора жидкость перемешивается поднимающимися пузырьками п ара. Пар частично образуется в исиарителе, но основное его количество получается при испарении жидкости, поглощающей тепло экзотермической реакции в рубашке. Смесь жидкости и пара поднимается вверх под действием разности пшотностей, обеспечивая циркуляцию. Перенос тепла в рубашке происходит в режиме кипения и поэтому очень интенсивен, а лимитирует его коэффициент теплопередачи пограничного слоя у внутренней поверхности трубки с катализатором. Скорость циркуляции в термосифоне может быть в 10—15 раз выше скорости испарения заполняющей его жидкости. Это исключает значительную разницу температур и поддерживает температуру рубашки постоянной. В данном случае допущение о постоянной температуре стенки трубки с ка-тал 1затором достаточно обоснованно. При включении нагревания термосифона температура его нижней части может быть на 20—30°С выше, и о начале циркуляции можно судить по исчезновению разности температур между низом и верхом рубашки. [c.68]

Большая исследовательская работа по изучению теплообмена между стенкой и кипящим слоем проделана Тренсом [59]. Опыты проводились со стальными шариками э =0,15 — 1,1 мм на экспериментальной установке с диаметром решетки 100 мм. Вдоль оси вертикальной камеры был установлен электрический нагреватель диаметром 32 мм и высотой 500 мм. Высота засыпки в различных опытах изменялась от 76 до 457 мм. Скорость воздуха была равна от 474 до 19 220 кг1мЧас. При таких изменениях условий -опыта коэффициент теплопередачи оказался в пределах от 34 до 107 ккал1мЧас °С. [c.69]

Уравнение (3) для определения коэффициента теплоперадачи было получено в предположении [25], что сопротивление теплообмену между кипянщм слоем и окружающей его стенкой определяется в основном поверхностным слоем, прилегающем к стенке. Такого рода явления наблюдаются в однофазном потоке [6]. Было сделано предположение [25], что толщина поверхностной пленки зависит от кинематической вязкости газа и вертикальной составляющей скорости частиц. Хотя отдельные положения Лева и его соавторов вызывают сомнение [16], общий подход к определению зависимости коэффициента теплопередачи при помощи уравнения (3) является шагом вперед с точки зрения полного учета влияния всех переменных. В рассмотрение введены теплопроводность и плотность газа, которые не учитывались в уравнении (2). [c.31]

Левеншпиль и Уатсоп [28] измерили коэффициенты теплообмена между стенкой аппарата и плотной фазой кипящего слоя. Кипящий слой стеклянных шариков, шариков Совабид , угля Юта и катализатора Гудри создавался воздушным потоком. Хотя экспериментальные значения коэффициентов теплопередачи были значительно меньше, чем вычисленные по уравнению (20), однако функциональная зависимость оказалась той же самой. Экспериментальные данные можно было описать уравнением (21), изменив значения коэффициента и показателя степени при безразмерных величинах в правой части уравнения (20) на 0,4 и 0,3 соответственно. Точно так же, изменив величины коэффициентов в правой части уравнения (20), оказалось возможным описать экспериментальные данные Дау и Джакоба [7], полученные при более низких числах Рейнольдса. [c.38]

Давление в рубашке реактора. Тепло, выделяемое при реакции, переносится от катализатора через стенки трубок реактора к кипящей в рубашке жидкости, обычно воде. Общей двил<ущей силой теплопередачи является разность температур между слоем катализатора и охлаждающей жидкостью в рубашке. Если давление в рубашке возрастает, то повышается температура кипения охлаждающей жидкости, а скорость теплопередачи снижается. Это приводит к увеличению температуры катализатора. Таким образом, давление в рубашке реакто- [c.280]

Змеевики между слоями делают из стальных труб с небольшим диаметром п тонкими стенками, которые могут легко расширяться при повышении температуры. Общий коэффициент теплопередачи от реакционных газов к воде имеет большие значения и обеспечивает получение максимального количества пара с минимальной поверхности нагрева. В связи с этим, как видно из диаграммы на рис. У1-27, температура сохраняется почти постоянной. Реакция происходит с большой скоростью в верхних слоях катализатора (где температура самая высокая) и с меньшей в нижних слоях. Для сохранения постоянной температуры высота нижерасположенпых слоев катализатора постепенно увеличивается. [c.272]

Коксовая камера представляет собой реактор периодического действия и потому температура угольной загрузки изменяется во времени. В связи с этим разность температур между греющим газом в обогревательном канале и угольной шихты —ty также изменяется во времени. Сразу после загрузки камеры шихтой /у мала, следовательно, значение М велико и поэтому в единицу времени в холодную шихту поступает большое количество теплоты и уголь у стенок камеры начинает коксоваться. Однако средние слои шихты остаются холодными. По мере увеличения у уменьшается количество теплоты, передаваемой в единицу времени, но постепенно повышается температура по сечению камеры. На рис. 15,а показаны изохроны (линии постоянного времени) распределения температур по п]ирине загрузки камеры. Если рассматривать состояние материала в камере во время периода коксования, то видно (рис. 15, б), что у стенок находится слой образовавшегося кокса далее ПО мере снижения температуры от стенок к оси камеры располагаются слой полукокса, затем угля, находящегося в пластическом состоянии, и, наконец, в центре камеры неизмененная шихта. С течением времени температура по сечению выравнивается, слои перемещаются к оси камеры и постепенно угольная загрузка прококсовывается. Таким образом, благодаря изменению во времени величины Л/ количество теплоты, передаваемой от греющего газа к углю, значительно изменяется в течение периода коксования, и это необходимо учитывать при определении продолжительности коксования. Если рассматривать теплопередачу как теплопередачу через плиту, то этот процесс в упрощенном виде описывается уравнением [c.42]