Теплообмен в дисперсных потоках

Систематическое исследование дисперсных потоков начато по существу сравнительно недавно и связано в основном с требованиями различных технологических процессов, развитием новой техники, совершенствованием линий пневмотранспорта и. газоочистки, разработкой теплообменных систем и устройств, в которых дисперсные потоки выступают в роли теплоносителей или рабочих тел нового класса. Большой интерес представляет также.движение газа со взвешенными твердыми частицами в естественных условиях (пылевые и песчаные бури, снежные метели, запыление воздуха и т. п.). Таким образом, потоки взвесей являются объектом изучения для [c.5]

КОНВЕКТИВНЫЙ МАССО- И ТЕПЛООБМЕН В ДИСПЕРСНОМ ПОТОКЕ КАПЕЛЬ И ПУЗЫРЕЙ [c.52]

Характерное время установления нового стационарного гидродинамического режима в затопленном аппарате с дисперсным потоком сравнительно невелико. Оно составляет величину порядка Я/Му ,, где Н - высота рабочей зоны аппарата, гi u , — скорость распространения возмущения концентрации дисперсной фазы, и может изменяться в пределах от нескольких секунд до нескольких минут. Для сравнения отметим, что время установления нового стационарного распределения концентрации растворенного компонента или температуры в сплошной фазе иногда может достигать нескольких часов и более. Поэтому при моделировании переходных химических, массо- и теплообменных процессов в затопленных аппаратах учет гидродинамической обстановки в целом ряде случаев может быть проведен в квазистационарном приближении. Однако, когда характерные времена протекания этих процессов соизмеримы С характерным временем установления нового стационарного гидродинамического режима в аппарате, квазистационарное приближение приводит к значительным погрешностям при определении динамических характеристик аппарата. В этом случае переходные гидродинамические процессы должны быть учтены при разработке динамических моделей химических и тепломассообменных процессов. [c.113]

Внешний теплообмен. Основное отличие движущегося плотного слоя от неподвижного состоит в некотором разрыхлении слоя при его движении, особенно заметном при обычной организации процесса с использованием силы тяжести, под действием которой дисперсный материал опускается вниз внутри вертикального аппарата. Увеличение порозности слоя приводит к заметному относительному перемещению частиц как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Значение порозности движущегося слоя оказывается неодинаковым в радиальном направлении — вблизи стенки аппарата (на расстоянии нескольких диаметров частиц) она больше, чем в основном ядре потока, что в свою очередь увеличивает локальное значение скорости и сплошной фазы около стенки [61, 62] (рис. 7.4). Частицы материала, притормаживаемые стенкой аппарата, также имеют неравномерный профиль скорости т нисходящего движения, причем, в отличие от сплошной вязкой среды, скорость зернистого материала у самой стенкИ не равна нулю. Частицы получают возможность совершать вращательное движение, что отличает их внешний теплообмен с потоком от теплообмена неподвижной частицы в плотном неподвижном слое. Отличие состоит как в численном значении среднего по поверхности частиц коэффициента теплоотдачи, так и в более равномерной термообработке вращающейся частицы. Наконец, в движущемся слое значительно уменьшается эффект застойных зон в области контактов между соседними частицами. [c.167]

Механизм кризиса в дисперсном потоке может очень отличаться от классического пережога, наблюдаемого при кипении в большом объеме. Это рассмотрение показывает, почему в большинстве работ по теплообмену в дисперсном потоке внимание концентрируется на исследовании кризиса. [c.233]

В теплообменных трубах камеры охлажденного потока (31) происходят отделение капельной влаги совместно с дисперсной фазой масла и частичная конденсация паров влаги и масла. Жидкая фаза в виде эмульсии (или суспензии) [c.93]

Вторая часть содержит богатый материал по основам гидродинамики и тепломассообмена в ней рассмотрены физические процессы переноса импульса, теплоты и массы в однородных и неоднородных системах, способы описания процессов течения и тепло- и массообмена. Представлены также все основные имеющие практическое значение раз -делы тепломассообмена теплопроводность конвективный теплообмен в однородных средах теплообмен при конденсации, тепломассообмен при кипении и испарении (в том числе в двухфазных потоках) теплообмен в дисперсных средах радиационный и сложный теплообмен и др. В целом эта часть содержит довольно полный набор сведений по гидродинамике и тепломассообмену в тех их аспектах, которые находят непосредственное применение в расчетах и исследованиях теплообменников, и охватывает широкий круг случаев. [c.3]

В химической технологии приходится осуществлять рекуперативный теплообмен между потоками, из которых один или оба являются дисперсными системами (газ или жидкость—твердые частицы). Прн этом различают потоки газовзвеси (разбавленные суспензии), содержащие до 3% (объемн.) твердых частиц, движущиеся плотные слои (продуваемые и не-продуваемые), где объемная концентрация твердых частиц достигает 50—65%, и про-лтежуточные потоки (объемное содержание твердых частиц 3—35%). Основным фактором, определяющим конструкцию рассматриваемых аппаратов и метод их расчета, является объемная концентрация твердых частиц в теплоносителе. На практике газовзвеси либо образуются в результате механического уноса твердых частиц газовым потоком нз производственных аппаратов, либо преднамеренно создаются для интенсификации теплопередачи, часто совмещаемой с пневмо- нлн гидротранспортом. [c.337]

В данной главе рассматривается массо- и теплообмен между. сферическими частицами и сплошной средой применительно к задачам, возникающим при изучении процессов экстракции и абсорбции. При разработке методов расчета маесо- и теплообмена в дисперсном потоке капель или пузырей важно знать, какая из фаз лимитирует процесс переноса. Экстрагируемый компонент часто хорошо растворяется в одной фазе, в то время как в другой он ограниченно растворим. Скорость диффузионного процесса в таких системах лимитируется скоростью массопередачи той фазы, в которой компонент плохо растворим. Если лимитирующей является сплошная фаза, то величина массового потока зависит главным образом от гидродинамики внешнего течения, и, наоборот, при лимитирующем сопротивлении дисперсной фазы основное влияние на коэффициент массопередачи оказывает характер циркуляции или перемешивания жидкости в объеме капель. [c.52]

Горбис. Теплообмен дисперсных двухфазных потоков, М., Энергия . 1966. [c.191]

Эффективность обработки дисперсных материалов в плазменных устройствах зависит от теплофизических свойств плазмы и материала, соотношения их массовых расходов, организации процесса смешения частиц с плазменным потоком, т. е. от выбора схемы реактора, а также от структуры и параметров плазменного потока, формируемого в плазменном устройстве. Состав плазмообразуюш его газа и природы обрабатываемого материала, их массовое соотношение, схема реактора зависят от конкретного технологического процесса. Структура же и параметры плазменного потока более свободны и управляемы. В конечном итоге эффективность гетерогенных плазменных технологических процессов определяется межкомпонентным теплообменом плазменного потока и частиц дисперсного материала, данные по которому сравнительно малочисленны и различны. Многофакторность и взаимосвязь параметров этих процессов делают целесообразным применение методов математического моделирования с использованием вычислительной техники. [c.36]

С точки зрения наиболее полного использования энергии плазмы представляют интерес двухфазные потоки с большими концентрациями в них обрабатываемого дисперсного материала. Вследстврю значительного стока тепла к частицам в таких системах следует ожидать заметного снижения температуры плазмы и соответственно уменьшения теплового потока к стенке реактора. Несмотря на имевшиеся противоречивые сведения, в [26] показано влияние концентрации дисперсного материала на теплообмен плазменного потока со стенкой. Так, в диапазоне расходных массовых концентраций 0,15—2,0 полученные экспериментальные данные для плазменного потока, сформированного в трехструйной цилиндрической камере смешения с радиальным вводом плазменных струй, хорошо аппроксимируются зависимостью [c.40]

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]

При изучении массообмена, осложненного химическими реакциями как в дисперсной, так и в сплошной фазах в колонных аппаратах,ограничимся рассмотрением сравнительно небольших задержек дисперсной фазы, не превышающих 15 %. В гл. 6 были приведены экспериментальные данные, согласно которым при задержке дисперсной фазы менее 15 % измеренные величины коэффициентов массопередачи в единичные капли и в стесненном потоке в пределах разброса опьггных данных совпадают. Поэтому при вьшоде уравнений массообмена в колонных аппаратах мы не будем учитьшать стесненность потока. Отметим, что в подавляющем большинстве абсорбционных, экстракционных и теплообменных колонных аппаратов с дисперсной фазой задержка дисперсной фазы не превьппает указанной величины. [c.299]

Законы переноса вещества и тепла идентичны. Из-за развитой внутренней поверхности имеет место интенсивный теплообмен между обеими фазами, приводящий к гомогенизации системы. Поэтому становится вполне приемлемым использование закона Фурье q = — Я-эф grad Т, определяющего плотность теплового потока q в зависимости от градиента температуры и величины коэффициента эффективной теплопроводности зерна катализатора Хэф. Экспериментальные значения Хдф, найденные различными авторами, например [73], свидетельствуют о том, что на теплопроводность пористых зерен относительно слабо влияют теплофизические свойства твердого материала. Большое влияние оказывает теплопроводность газовой фазы. Однако решающее значение на величину зф оказывают геометрические характеристики структуры, особенно величины площадей наиболее узких мест или окрестности областей спекания, сращивания, склеивания частиц друг с другом. Для приближенной оценки величины Хэф можно рекомендовать монографию [74], в которой представлен значительный объем экспериментальных данных по дисперсным материалам. [c.157]

На некоторых предприятиях для регенеращ1и катализатора используется инертный газ с повышенным содержанием двуокиси углерода и наличием адсорбированного водорода. Присутствие СО2, влаги и адсорбированного водорода при температурах выше 100 °С ухудшает дисперсность платины. Часто из-за низкой механической прочности катализатора в его слое возникают избирательные потоки, которые влекут за собой пережог и разрушение катализатора с образованием пыли. Прн эксплуатации на режиме реакции катализаторная пыль и частички кокса выносятся газо-продувкой смесью в систему, где оседают главным образом в теплообменной аппаратуре и змеевиках печей. [c.210]

Если величина скорости потока существенно зависит от геометрии канала (рис. 4), то профиль температуры потока практически не изменяется (рис. 5), что позволяет исследовать при малых углах раствора конуса со влияние факпгчески только скорости, например, на длину V, на которой происходит полное испарение дисперсной фазы (рис. 6). Расширение канала приводит к уменьшению величины I в связи с падением скорости, а его сужение — к росту I из-за ее увеличения. Причем с ростом скорости одновременно интенсифицируется межфазный теплообмен, поэтому при малых углах сужения (до 2°) увеличение длины испарения незначительно. [c.78]

Массо- и теплообмен в колоннах с насадкой характеризуются не только явлениями молекулярной диффузии, определяющимися физическими свойствами фаз, но и гидродинамическими условиями работы колонны, которые определяют турбулентность потоков. В зависимости от скорости потока в колонне возможны три гидродинамических режима ламинарный, промежуточный и турбулентный,— при которых поток пара является сплошным, непрерывным и заполняет свободный объем насадки, не занятый жид1костью, в то время как жидкость стекает лишь по поверхности насадки. Дальнейшее развитие турбулентного движения может привести к преодолению сил поверхностного натяжения и нарушению граничной поверхности между потоками жидкости и пара. При этом газовые вихри проникают в поток жидкости, происходит эмульгирование жидкости паром, и массообмен между фазами резко возрастает. В случае эмульгирования жидкость распределяется не по насадке, а заполняет весь ее свободный объем, не занятый паром жидкость образует сплошную фазу, а газ — дисперсную фазу, распределенную в жидкости, т. е. происходит инверсия фаз. [c.302]