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: 157
Скачиваний: 0
Д л я каждого материала {d = idem) данные, полученные в |
пер |
вой области при D = ѵаг, ѵ = ѵаг, ложатся на одну прямую, |
при |
чем темп зависимости практически одинаков ( а » т ~ 0 - 2 8 ) . Таким об разом, при поперечном омывании, как и при продольном, время
контакта может служить |
фактором, |
определяющим |
интенсивность |
теплообмена. |
|
|
|
Влияние размера частиц видно из рис. IV . 1, где |
наблюдается |
||
расслоение по фракциям, |
при прочих |
равных условиях для мелких |
|
-, im . 300
|
0,3 |
0,5 |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
|
20 30 |
4-0 50 |
zcex |
|
Р и с . |
I V . 3. З а в и с и м о с т ь |
средних |
к о э ф ф и ц и е н т о в |
теплоотдачи |
от |
времени |
||||||
|
|
|
|
|
|
к о н т а к т а : |
|
|
|
|
|
|
0 - 8 |
мм; |
I — d=0.48; |
2 — rf= 1,8 |
мм; |
D=12 |
мм; 3 — d=0,35; |
4 — d=OA&; |
5 — d=0,8: |
||||
6 — d = l,8 * » ; D = 16 мм; 7 — d=0,35; 8 —d~0,48; 9 — d-0.80; |
10 — d=l,8 |
мм; D - 2 0 мм: |
||||||||||
|
|
II— |
(1—0.48 |
мм |
(остальные |
обозначения |
см. рис. IV.1). |
|
|
|
||
частиц теплоотдача выше. Одной из причин является некоторое раз личие в порозности движущегося слоя (для мелких фракций она ни же) и, следовательно, его эффективной теплопроводности. При низ ких временах контакта (высоких скоростях и малых диаметрах ци линдра) определенную роль играет термическое сопротивление при стенной газовой прослойки, толщина которой пропорциональна ди аметру частиц. Основным же фактором является различие в разме рах застойной и отрывной зон, отмеченное также в [57, 130]. Тепло отдача фракционированных слоев незначительно отличается от теп лоотдачи смеси с таким же средним размером частиц (подсчитанным
ß
по уравнению (II.7)). Влияние симплекса - ^ , изменявшегося в пре делах 3,0—12,5, в опытах не обнаружено, что согласуется с данными
[57]. |
|
|
|
|
|
|
|
Влияние |
свойств |
материала |
анализировалось путем |
сравнения |
|||
зависимостей |
Nu = |
/ (Ре) для смесей — песка, |
агломерата, |
полу |
|||
кокса, электрокорунда и концентрата. При |
= |
idem данные для |
|||||
первых четырех материалов, |
обладающих |
хорошими |
сыпучими |
||||
свойствами, |
удовлетворительно |
согласуются |
между собой. С |
ухуд- |
|||
6—74 |
81 |
шением сыпучих свойств (увеличением коэффициентов внешнего и
внутреннего трения) интенсивность теплообмена |
ухудшается. |
|
Это объясняется визуально |
наблюдаемым увеличением |
зон застоя |
и отрыва слоя, возникающей |
неустойчивостью движения. Особенно |
|
ярко эти изменения проявляются для концентрата, угол естествен ного откоса которого очень высок (см. также гл. V I . ) . Аналогичное влияние сыпучих свойств на теплоотдачу обнаружено в [1301 для влажных материалов.
Обобщение результатов и сравнение с литературными данными
Обобщение результатов производилось на основании общего критериального уравнения (1.26), приведенного в гл. I . В соответ ствии с конкретными условиями опущены некоторые критерии, влияние которых не обнаружено: симплексы, учитывающие влияние
стенок шахты |
I В , |
/В — D |
, |
движения, |
||
-^-) и стесненности I — ^ j — |
I на характер |
|||||
температурный |
фактор |
коэффициенты трения для |
материалов |
|||
|
|
|
CT ' |
|
|
|
с хорошими сыпучими свойствами. |
|
|
|
|||
Графики |
типа Nu = |
/ (Ре) так же, как |
и рис. I V . 1, |
свидетель |
||
ствуют о наличии двух областей: в первой влияние критерия |
Пекле |
|||||
сказывается |
более значительно (Nu = s Р е 0 , 2 8 ) , чем во второй |
(Nu » |
||||
=5 Р е 0 , 0 6 8 ) . |
Причины, |
обусловливающие |
такую закономерность, |
|||
анализировались выше. Значение критерия Пекле, соответствующее
границе между областями, |
возрастает с увеличением диаметра ци |
|
линдра и уменьшением размера частиц и определяется |
уравнением |
|
Ре„ = |
15,5 (§•), |
(IV. 1а) |
справедливым с точностью ± 2 % при 13 < -^- < 147. Оно может
быть использовано наряду с уравнением (IV. 1) для оценки переход" ной скорости и границ применения приведенных ниже зависимо стей.
Геометрический фактор |
определяющий характер омывания |
цилиндра, размеры зон застоя и отрыва слоя, оказывает заметное влияние на теплоотдачу, особенно во второй области. При прочих равных условиях это влияние менее существенно для смесей (при
—/ и \ ° ' 3 3 \
Ре < Рерр Nu « \ J , чем для фракционированных материалов
82
Обобщение данных по теплоотдаче материалов с хорошими сы пучими свойствами приведено на рис. IV.4. Все данные, полученные для смесей, лежат в первой области, данные для фракций охватыва ют обе области.
Ни |
|
|
|
|
|
|
|
400 |
600 6001000 1500 Ре |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о - ) |
4 - 8 |
<-- 15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
° - 2 |
» - 5 |
*• |
/6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ѵ-з |
»-m |
t |
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4-4 |
« - / / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
"-5 |
»-12 |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
i |
|
|
|
+ - « |
- / 3 |
|
|
|
|
ï |
|
|
r 1 и 1 |
i |
u |
|
|
- 7 |
|
|
|
• |
|
|
S i |
|
|||||
|
|
|
|
|
r |
|
— |
T |
? 0 à о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
—t—' DO * |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ou |
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fo |
го |
|
40 |
SO 80 100 |
§ |
200 |
400 |
600 8001, |
|
2000 |
Ре |
||
Р и с . I V . 4. Обобщенны е зависимост и по теплообмен у слоя |
с горизонталь |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
ным и |
цилиндрами : |
|
|
|
|
||
а — с м е с и : |
сГ=0,52 мм; |
1 — D-21,5; |
2 — D=33,5; |
3 — D=42,5; 4 — D=48; |
5 — 0 - 57 ; |
||||||||
6 — 0 - 76 . 5 |
л я ; rf=l,2D |
« л ; 7 — .0=21,5 мм; б — фракционированные |
слои |
(усл. обозн, |
|||||||||
|
|
см. рис. IV.1 и ІѴ.З): / — Р е < Р е п ; |
/ / — Р е > Р е п . |
|
|
||||||||
Рекомендуются следующие критериальные уравнения, описы вающие теплообмен с горизонтальными цилиндрами:
а) для смесей (песок, агломерат, полукокс, электрокорунд) при
170 < |
Ре < |
Ре п , 47 < |
|
< 238 |
|
|
||
|
|
|
№Ï |
= |
0 , 8 P e ° ' 2 8 g ) ° ' 3 3 ; |
(IV. 2) |
||
б) для фракционированных слоев (песок, |
карбид кремния) при |
|||||||
10 < |
Ре <; Ре п , |
13 < |
|
< 147 |
|
|
||
|
|
|
Ш |
= |
0 , 3 9 Р е ° . 2 в ( £ ) М 8 ; |
(IV. 3) |
||
пр и Ре„ < |
Ре |
< 3200, 13 < |
< |
147 |
|
|||
|
|
|
Nu |
= |
0,84 |
Р е 0 ' 0 6 8 |
( f f 6 8 . |
(IV. За) |
6* |
|
|
|
|
|
|
|
83 |
Определяющими параметрами являются диаметр цилиндра, скорость слоя в минимальном сечении и его средняя температура. Средний размер частиц смесей определен по уравнению (П.7), что
обеспечило наилучшее обобщение опытных данных. |
|
Уравнения (IV.2) и (IV.3) с вероятной ошибкой ± 6 % |
справедли |
вы для идеально сыпучих и близких к ним материалов. |
|
Для получения единой зависимости по материалам |
с плохими |
сыпучими свойствами имеющихся данных недостаточно. В связи с
этим для них |
рекомендуем |
предварительно |
частную |
формулу |
|||||
|
Nu |
= |
с Ре", |
|
|
|
(IV. 2а) |
||
где для концентрата с = |
1, 2, |
я |
= 0,26; для |
шлиф- и |
микропорош |
||||
ков карбида кремния с = |
1, |
5, |
п = |
0,26. |
|
|
|
||
Уравнения |
(IV.2) и (IV.3) могут быть использованы |
при |
нагреве |
||||||
и охлаждении слоя и уровне температур до 500—600° С. |
|
||||||||
Учитывая |
проиллюстрированное |
выше влияние времени |
контак |
||||||
та на теплоотдачу, можно преобразовать уравнение (VI.2), введя в
него в качестве определяющего критерий Фурье,
|
|
N u = l , 3 4 |
F o - ° - 2 8 g ) 0 |
> 3 |
3 , |
(IV. 4) |
|
где 3,4 -10 |
< |
Fo = — - — = — < |
5, |
7-10 |
. К аналогичному |
||
|
|
D2 |
|
Ре |
|
|
|
виду могут |
быть приведены |
уравнения (IV.3). |
|
||||
Представляет |
интерес |
сравнение |
экспериментальных зависи |
||||
мостей типа (IV.2)—(IV.4), учитывающих реальные условия омывания цилиндра, с расчетными, полученными при рассмотрении слоя как неограниченного массива с цилиндрической полостью. Экспе
риментальные зависимости Nu |
= / (Fo) лежат ниже и выражены сла |
бее расчетной (для последней |
Nu ^ F o — ° ' 5 ) . Это объясняется тем, |
что теплоотдача в зонах застоя и отрыва слоя низка и незначитель
но зависит от времени контакта. Отсюда вытекает |
недопустимость |
|
использования для поперечного омывания каких-либо |
представлений |
|
и расчетных зависимостей, игнорирующих действительный |
характер |
|
обтекания цилиндра (как это сделано, например, в [215]). |
||
Сопоставим полученные результаты с данными |
[57, |
130]. На |
рис. IV.5 приведены результаты расчетов по (IV.2), (ІѴ.З) и крите |
||
риальным зависимостям [57, 130]. Расчеты выполнены для |
конкрет |
|
ного материала — смеси, фракционный состав которой приведен в
табл. I I . 1, причем |
размер частиц усреднялся по |
|
рекомендуемой |
|||
авторами |
методике |
(см. гл. I I ) . Наши |
данные для |
фракционирован |
||
ного слоя и смеси удовлетворительно |
согласуются |
с уравнением |
||||
С. В. Донскова |
[57]: темп зависимости |
от критерия |
Пекле, влияние |
|||
|
D |
|
|
|
|
|
симплекса |
-^- |
примерно одинаковы, |
количественные |
расхождения |
||
лежат в пределах погрешности экспериментов. Существенные ка чественные и количественные различия обнаруживаются при срав-
84