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

Причиной интенсификации теплообмена при безотрывном обтекании является поперечное перемешивание материала, обеспечиваемое зондами. Замедляется также процесс тепловой стабилизации, о чем

кации при продольном омывании несколько больше, чем при попе­ речном.

, Дл я поперечно омываемых цилиндров с прямыми продольными

ренных цилиндров, в отличие от гладких, вибрация не влияет на темп зависимости теплоотдачи от скорости слоя. Степень интенсифи­ кации практически неизменна и во всем исследованном диапазоне скоростей составляет примерно 100%. При прочих равных условиях вибрация для развитых поверхностей дает больший эффект, чем для гладких. Это делает целесообразным сочетание обоих методов ин­ тенсификации теплообмена — оребрения и вибрации. Аналогичные результаты получены в [124, 135] для однофазных сред.

Теплообмен с поперечно омываемым трубным пучком

Кроме того, измеряли распределение температур материала по се­ чению на выходе из пучка. Анализ данных, полученных при различ­ ных скоростях слоя, свидетельствует о практической неизменности теплоотдачи по рядам. Теплоотдача пучка несколько ниже, чем оди­ ночного цилиндра, что объясняется некоторым разрыхлением слоя при стесненном движении в пучке. Интенсификация теплообмена под влиянием вибрации, определяемая ее относительной скоростью, составила 32%. Неравномерность распределения температур в слое не превышала 10%, в то время как в отсутствие вибрации при дан­ ной компоновке пучка она достигает 20—30%.

I Обобщение данных по теплообмену

: Обработка проведена только для неоребренного горизонтально­ го цилиндра при вертикальной вибрации и оптимальном располо­ жении зондов. С учетом уравнения (VI.5) обобщенная зависимость (рис/VI . 10), описывающая степень интенсификации теплообмена,

148

представлена в виде

а\ V I

чих свойств материалов (песка и концентрата) и способов осуществ­ ления вибрации.

Таким образом, оба способа обеспечивают практически одинако:

V

вую интенсификацию теплообмена при — = idem. Поэтому выбор

должен определяться технологическими соображениями. Например, применение зондов позволяет избежать усталостных напряжений в поверхностях нагрева, работающих под давлением. С другой сторо­ ны, размещение и крепление виброзондов в пучке представляет оп­ ределенные конструктивные трудности.

ному прогреву материала благодаря его интенсивному перемешива­ нию. Это важно в тех случаях, когда равномерность температур не­ обходима по технологическим соображениям (например, для более полного извлечения металлов из рудных концентратов).

Сопоставим данные по теплоотдаче для плотного и кипящего виб­ рирующих слоев. Согласно данным, приведенным в 1189], интенси­ фикация теплообмена в виброкипящем слое по сравнению с непод­ вижным определяется скоростью вибрации. При параметрах, со-

.149

ответствующих нашим опытам (Л/ = 70 мм/сек), теплообмен виброкипящего слоя кварцевого песка с вертикальной поверхностью улуч­

что применение вибрации зондов или цилиндра при таких же па­

из рудных концентратов и др.) необходимо обеспечить нагрев сы­

вибрации, расхода, температуры и свойств материала. В опытах ис­

электромагнитного вибратора, бункера с питателем и контрольноизмерительных устройств и приборов.

'' ' Теплообменные участки с трубчатой поверхностью (рис. VI.11,/) представляли собой спиральные змеевики из нескольких парал­ лельных медных труб диаметром 16 мм, соединенных между собой по

150

Теплообменный участок с лотковой поверхностью (рис. VI . 11,//) выполнен в виде прямого спирального ребра шириной 7,5 мм, вы­ точенного в вертикальном алюминиевом цилиндре внутренним диа­ метром 250 мм (угол наклона спирали 4°). Д л я обогрева служил электронагреватель, размещенный снаружи цилиндра и покрытый

Р и с . V I . П . С х е м а э к с п е р и м е н т а л ь н о й у с т а н о в к и :

тепловой изоляцией. Изменение мощности нагревателя с помощью автотрансформатора позволяло в широких пределах регулировать температуру слоя. Высокая теплопроводность материалов, из ко­ торых изготовлены поверхности нагрева, обеспечивала практически полное термостатирование.

Экспериментальная установка работала следующим образом: сыпучий материал загружался в бункер, откуда питателем подавался

151

в теплообменный участок, после чего отводился в сборную емкость. На трубчатой поверхности осуществлялось нисходящее движение слоя, на лотковой — восходящее, что определялось различным на­ правлением навивки спирали. Вибратор создавал вертикально-кру­ говые колебания теплообменного участка с различными параметра­ ми.

В опытах для участков различной длины определяли средние ко­ эффициенты теплоотдачи по количеству тепла, переданного от по­ верхности к слою, и среднелогарифмическому температурному на­ пору. Количество тепла подсчитывали по изменению температуры и влажности материала на данном участке с учетом потерь тепла с поверхности слоя, определенных специальными опытами. Исходя из принятой методики, измеряли следующие величины:

1) температуру поверхности — медь-константановыми или хро- мель-алюмелевыми термопарами в десяти сечениях по длине и в нескольких (3—5) точках в каждом из них (расположение термопар указано на рис. V I . 11);

2) температуры материала на входе, выходе и в различных точ­ ках по д л и н е — п о д в и ж н ы м щупом — термопарой; для контроля материал отбирали в специальное измерительное устройство — ча­ шечку с термопарой;

3)расход и влажность материала.

Дл я каждой поверхности и материала проводили несколько серий опытов, различающихся параметрами вибрации. В каждой серии изменяли расход материала. Кроме того, на лотковой поверхности проводили опыты при различных температурах. Режимные характе­ ристики изменялись в следующих пределах: параметры вибрации —

(расход материала) регулировали изменением толщины слоя, пос­ тупающего на поверхность.

Результаты наблюдений за характером движения показали, что он в значительной степени зависит от сыпучих свойств материала. Так, для концентрата, обладающего высокими коэффициентами внут­

ствует, а скорость движения и расход при прочих равных условиях выше, чем для концентрата. При неизменных параметрах вибрации увеличение подачи материала на поверхность сопровождается рос­ том толщины слоя, скорость его при этом остается практически по­ стоянной. Степень расширения и разрыхления слоя во всех опытах была невелика, так как относительное ускорение вибрации не пре-

152