Файл: Календерьян В.А. Теплоотдача плотного движущегося слоя и методы ее интенсификации.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.06.2024

Просмотров: 150

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Значения M и N для различных сыпучих материалов приведены в табл. П Л . Там же приведены фракционный состав и некоторые фи­ зико-механические и теплофизические характеристики использо­ ванных материалов.

6. Абразивные свойства материалов оценивали по удельному из­ носу цилиндра, т. е. по убыли его веса, приходящейся на единицу бо-

42

38

 

Р и с . I I . 4. З а в и с и м о с т ь угла

естественно­

го откоса от р а з м е р а

частиц.

новой поверхности в единицу времени. Износ определяли при вра­ щении цилиндров диаметром 22 мм вокруг своей оси в неподвиж­ ном слое, имевшем такую же порозность, как движущийся. Такие

Р и с . I I . 5. З а в и с и м о с т ь к о э ф ф и ­

 

 

циента

теплопроводности

слоя

 

 

 

от

порозности:

 

 

 

 

/ — расчет

по

[23];

// , / / / — грани­

 

 

ца поля

опытных

точек;

IV — ус­

 

 

редняющая

кривая;

/ — d=3,3

мм;

 

 

2 — rf«.2,08

мм; 3 — d=l,44

мм;

4 —

 

 

d=0,77 мм; 5 d=QA

мм; 6 — смеси;

 

 

7 — по данным [118] для графитовых

 

 

 

 

 

частиц.

 

0.2 03

ОЛ 05

OB 07

 

 

 

 

 

 

условия несколько отличаются от тех, которые имеют место при гра­ витационном омывании слоем неподвижного цилиндра. Однако су­ щественным преимуществом принятой методики является возмож­ ность изменения относительной скорости в широких пределах. Опы­ ты проводили для трех материалов— карбида кремния (d = 0,5 мм),

электрокорунда (d =

1,4 мм) и кварцевого песка

(d = 0,52 мм).

Окружная скорость

точек поверхности

цилиндра

изменялась от

0,005 до 0,5 м/сек.

 

 

 

Как показали результаты, в начальный период удельный износ

убывает по экспоненциальному закону,

затем стабилизируется и в

4*

51


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а I I . l

 

 

 

Характеристики сыпучих

материалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Средний

Объемный

Угол

естес­

Коэффи циент

 

 

 

Фракционный

эффективной

теп­

 

 

 

размер

вес в дви­

твенного

 

лопроводности

Материал

состав

 

частиц

жении боб .

откоса,

 

слоя

а . э ф і

 

 

 

 

d;, мм (%)

d, мм

кГ/м*

 

гпас)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"т/м.

граи

 

Частицы

искус­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ственного гра­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фита

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фракции

0,3 — 0,5

0 , 4

 

 

 

 

 

 

у И = 0 , 8 ;

 

 

 

 

 

0 , 7 — 0 , 8 4

0,74

Рис.

11.

2,

Рис.

11.

4

Л ' =

0 , 8 0 7 - Ю - 3

 

 

 

1,0—1,9

1,44

[ур.(І1.8), (11.9)]

 

 

 

 

П.

3

 

 

 

 

 

 

1,5—2,66

2,08

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,0—3,65

3.33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

смесь

 

: ! , 3 3 ( 1 4 , 1 )

 

 

 

 

 

 

 

М = 0 , 9 4

 

 

 

 

 

2,08

(20,3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ,22

Рис.

И.

3.

 

 

 

N= 0,807 • 10- "

 

 

 

1,44(0,74 )

Рис.

11.

4

[ур.(11.8)

,(11.9)]

 

 

 

0,77

(24,2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 , 4

(40,7)

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кварцевый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

песок

 

 

 

0 , 3 5

1590

 

 

38

 

0,25

 

 

 

 

фракции

0,25—0,45

0 , 4 8

1570

 

 

35

 

0,26

 

 

 

 

 

 

 

0,4 — 0,56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5—0,7

0.6

1570

 

 

35

 

0.26

 

 

 

 

 

 

 

1.4—2,2

1,8

1540

 

 

35

 

0.28

 

 

 

 

смеси

 

0 , 1 — 0 , 5

0,40

1620

 

 

36

 

0,28

 

при

t=

 

 

 

0,1—0.9

0.52

1620

 

 

36

 

0,28

 

= 3 0 - Н

 

 

 

0 , 1 — 1 , 9

1,29

1630

 

 

36

 

0,28

 

Ч-50"С

Концентрат

(0 - е - 74) - 10 - 3

1480

 

70—80

 

0,18

 

 

 

 

ртутьсо держа ­

 

 

 

 

 

 

щей

руды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Агломерат

0,1 — 6

2

2700

 

 

45

 

/ И = 0 , 5 2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А / = 1 , 1

• 10"3

Карбид

кремния

0.05

1650

 

 

50

 

 

0,23

 

 

Электрокорунд

1—2

1 , 4

1800

 

 

38

 

 

0,25

 

 

Полукокс

0,05 — 0,5

0,17

 

680

 

 

 

 

M=0,484;

 

 

 

 

 

 

 

Л / = 2 , 0 3 • Ю - 3

Керамическая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

насадка

(теп­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лоноситель

5—6

5,3

1950

 

 

18

 

0,23

при

 

 

марки Г-70)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г = 3 0 - н 5 0 ° С

 

Алюмосиликат-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ный

катализа­

3—4

3,5

 

700

 

 

21

 

0,24

при

 

 

тор

 

 

 

 

 

 

 

 

І = 3 0 - Н 5 0 ° С

52



дальнейшем остается практически неизменным. Продолжительность начального периода зависит от свойств материала цилиндра и насад­ ки, а также от скорости. В области стабилизации удельный износ

тем больше, чем выше скорость движения.

Зависимость от скорости

близка к линейной, в отличие от износа

в свободном потоке, где,

согласно данным

В. Н . Кащеева 1109], эта зависимость

приближа­

ется к квадратичной. Максимальный износ при прочих равных

усло­

виях наблюдается на карбиде кремния,

минимальный — на

квар­

цевом песке. В табл. II . 2 приведен

удельный

износ в области

стаби­

лизации

при скоростях,

представляющих

практический интерес

(5—15

мм/сек).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а I I . 2

 

 

 

 

Удельный износ цилиндра

 

 

 

 

 

 

 

в области стабилизации, г/час.

мг

 

 

 

 

Материал поверхности

 

Насадка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(марка

стали)

карбид крем­ электрокорунд

кварцевый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ния

 

 

 

песок

 

 

 

Ст. 3

 

0,2

0,34

 

0,04

 

 

 

1Х18Н9Т

 

0,15

0,2

 

0,03

 

 

По этим данным можно легко найти уменьшение толщины

стенки

за любой

промежуток

времени.

Так,

на

кварцевом

песке за

100 000 час

для стали Ст.З оно

составляет

0,5

мм,

для стали

1Х18Н9Т — 0,4 мм. Последняя величина

удовлетворительно

согла­

суется с данными 3. Р . Горбиса,

полученными в аналогичных ус­

ловиях [45].

 

 

 

 

 

 

 

 


ГЛАВА ill

ТЕПЛООТДАЧА ПРИ ПРОДОЛЬНОМ ОМЫВАНИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

III. 1. ГЛАДКИЕ И ОРЕБРЕННЫЕ КОЛЬЦЕВЫЕ КАНАЛЫ

Литературные данны,е по теплообмену продольно движущегося

слоя [28, 143,

152, 209] относятся к широким трубчатым

каналам,

где движение

близко к стержнеподобному, и имеют весьма

ограни­

ченную область применения. Нами изучался средний теплообмен непродуваемого слоя с гладкими и оребренными цилиндрами при движении в кольцевых каналах различного сечения [48, 49, 80, 86]. Это позволило выявить влияние на теплообмен условий стеснен­ ности, размеров и конфигурации поверхностей нагрева и установить границу применимости гипотезы о стержнеподобности движения.

Средний

коэффициент теплоотдачи определяли косвенным мето­

д о м — через

коэффициент теплопередачи (уравнения

(II . 3,

II.За)).

Д л я уменьшения погрешности обеспечивалось выполнение

условия

а2 ^> а. Д л я

оребренных поверхностей по уравнению (II.За) опре­

деляли приведенные коэффициенты теплоотдачи а п р ,

затем

методом

последовательных приближений рассчитывали коэффициенты эф­ фективности ребер, а из уравнения ( V I I I . 1) — средние коэффициенты конвективного теплообмена. При определении коэффициента эф­ фективности неравномерность распределения теплоотдачи по высо­ те ребер не учитывали, так как анализ характера омывания показал, что она не может быть значительной.

Рабочий участок (рис. ІІІ . І . а) представлял собой вертикальный кольцевой канал, образованный кожухом и концентрически уста­ новленной исследуемой поверхностью — гладким или оребренным полым цилиндром. Через цилиндр (калориметр) прокачивалась охлаждающая вода, а снаружи он омывался сыпучим материалом, который двигался в кольцевом зазоре. Материал предварительно подогревали до 100—150° С, а в рабочем участке происходило его охлаждение, т. е. тепловой поток был направлен от слоя к стенке.

Геометрические характеристики гладких и оребренных каналов изменялись в широких пределах (табл. I I I . 1 )- Размеры и конфигура­ цию оребрения выбирали на основании визуальных наблюдений так, чтобы обеспечить, с одной стороны, безотрывное омывание, с дру­ гой — радиальное перемешивание частиц по сечению. Применяли ребра различной формы: прямые, волнистые, изогнутые, треуголь­ ные, наклонные (рис. I I I . 1,6, в, г). Они выполнялись либо сплошны-

54