Примеры из химической технологии: скрубберы и градирни.
II. Теплообмен при непосредственном контакте газа (жидкости) с твердым зернистым материалом
подразделяют в зависимости от состояния слоя этого материала: он может быть неподвижным, движущимся и псевдоожиженным.
Система твердые частицы (неподвижные) – газ. Процесс теплообмена состоит из переноса теплоты из сплошной фазы теплоносителя к поверхности частиц материала (внешняя теплоотдача) и переноса теплоты внутри частиц.
Теплоотдача при движении теплоносителя через неподвижный слой зернистого материала зависит от:
- размера и формы частиц;
- пористости слоя;
- физических свойств теплоносителя и др.
Предложен ряд зависимостей для определения коэффициента теплоотдачи
. (70)
Здесь A, n1, n2 – экспериментальные данные, при разных значениях Reм они разные (Reм – модифицированный критерий Рейнольдса).
Расчет переноса теплоты внутри твердой частицы существенно сложнее.
Соотношение между внешним и внутренним теплопереносом характеризуется критерием Био
, (71)
Здесь a – коэффициент теплоотдачи внешний фазы; l – характерный линейный (размер для шара l = R); l3 – теплопроводность твердого материала.
При малых значениях Bi – основное сопротивление во внешней фазе; при больших значениях Bi - основное сопротивление внутри твердой фазы.
Для первого случая расчет теплообмена можно проводить по формуле (70). Для второго – материалы в специальной литературе [3].
Теплопередача в движущемся слое зернистого материала.
Основное отличие движущегося плотного слоя от неподвижного – это увеличение его порозности, особенно у стенок аппарата.
Лимитирующей стадией теплопереноса в движущемся слое является внешняя теплоотдача. Коэффициент теплоотдачи внешней фазы ниже,
чем в случае неподвижного слоя.
Теплообмен в псевдоожиженном слое.
Благодаря большой поверхности твердых частиц теплообмен в псевдоожиженном слое протекает очень интенсивно. Расчет затруднен из-за невозможности определения истинной поверхности и действительной разности температур между твердыми частицами и газом (жидкостью).
Обработка опытных данных критериальная: например, для переноса тепла от среды к частице предлагается зависимость
, (72)
где 0,4 < e < 0,8.
В аппарате с псевдоожиженным слоем идет интенсивный теплообмен между слоем и стенкой. С увеличением скорости потока среды a увеличивается и достигает amax, затем начинает уменьшаться. Обычно максимальное значение a достигается при скорости сплошной фазы, превышающей примерно в 2 раза скорости начала псевдоожижения.
Дата добавления: 2018-05-10; просмотров: 544;