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

продуваемого (/ѵЭф) и эквивалентная

теплопроводность продуваемого

(І.экв)

слоя. Значения Я,э ф при порозности слоя е =

0,4 и средней тем­

пературе 20—60° С приведены

в табл. П Л . Данные по эквивалент­

ной

теплопроводности

продуваемого

слоя, полученные

в

области

Re3 «B =

300 с погрешностью,

не превышающей 10%, описы­

ваются зависимостью,

рекомендуемой

в [7] для трубчатых

каналов

при

значениях относительного

диаметра

канала

j > b

и

эквива-

4и<ь

лентного критерия Рейнольдса

Re3 K B

=

—

>

100 (скорость

фильт-

рации у ф =

vr (1 — рѴ))

ѵ г

'"м

* , к в - Ч ф

= 0 t

0

8 R

р Г

г -

(VII. 1)

Причины

увеличения Хэкв с ростом критерия

Рейнольдса

проана­

лизированы

в [7].

Данные по теплоотдаче неподвижного продуваемого слоя были

обработаны в виде N u r

= / (Rer ) (критерии определены по теплофи-

опытные данные для алюмосиликата удовлетворительно

согласуются

с расчетными, а также с результатами исследований

теплоотдачи

сопротивление, так как ее значения намного ниже скорости

фильтра­

ции. В случае, когда эти величины соизмеримы,

сопротивление оп­

ределяется

не

абсолютной,

а относительной

скоростью

воздуха

(ѵг

+

ѵт)

[258].

Теплоотдача

движуще­

гося

продуваемого

слоя

улучшается с

ростом

ско­

рости каждого из компонен­

тов, особенно заметно в об­

20

цмт*

ласти,

где скорость другого

низка

(рис. V I I . 1). Это при­

водит к тому, что темп за­

висимости

коэффициента

теплоотдачи

от

скорости

любого из компонентов па­

дает с ростом скорости

дру­

гого. Интенсивность тепло­

обмена

движущегося

про­

дуваемого

слоя выше,

чем

в случаях, когда один из

компонентов

неподвижен.

0.2

0.3 о.и

0.5

0607ѵф,фк

При

этом степень

интенси­

фикации

определяется

со­

Р и с .

V I I . 1. З а в и с и м о с т ь

коэффициента

отношением скоростей

ком­

понентов.

Интенсификация

теплоотдач и

от

скоростей

т в е р д о г о

(а)

и газового

(б)

компонентов:

теплообмена

движущегося

/ — !/ф =0,75;

/ / — о ф - 0 . 4 5 :

/ / / — "„, = 0.25;

IV—

слоя, вызванная продувкой,

ѵф

- 0

місек;

Г — і'т = 2.3:

/ / ' — о т = 1.7;

///' —

объясняется

улучшением

о т

= 1.0;

IV

— ѵт~0,5;

V — и т = 0

ммісек.

переноса тепла в слое, ко­

торый, как известно [23, 61,

191 и др.],

лимитируется

теплопроводностью газового компонента.

С ростом скорости и степени турбулентности газового потока

раз­

вивается

перемешивание

в

межзерновых

прослойках,

уменьша­

ется

доля

объема,

занятая

застойными зонами

[112].

Заметную

роль

начинает играть

конвективный

перенос

тепла

газом.

Если

движущийся

продуваемый

слой

рассматривать

как

псевдо­

сплошную

среду, то

указанные

эффекты

можно

трактовать

как

фикации по сравнению с движущимся

непродуваемым

слоем,

зави­

сящая от критерия Рейнольдса,

при Re3,<B & 300 (ѵг «

1 місек)

дос­

тигает значения 1,6, а при Re3 K B

= 20

- г - 30 не превышает 1,1—1,2.

Вывод о незначительном влиянии фильтрации на теплоотдачу

дви­

жущегося и перемешиваемого

слоя,

сделанный в [194, 203,

206,

ложение о возможности ориентировочного расчета

коэффициента

теплоотдачи как суммы значений, характеризующих

неподвижный

продуваемый и движущийся непродуваемый слой. Д л я

проверки на

рис. V I I . 1 пунктиром нанесены результаты соответствующих расче­

тов по уравнению

« = « е п + « д н -

(VU-2)

Качественно они согласуются с экспериментальными данными,

однако количественные расхождения достигают 40%,

причем расчет­

ные значения завышены. Использование для режима

фильтрации

вместо общего коэффициента теплоотдачи значения

пристенного а с т ,

как

это сделано в [45], приведет к еще большим значениям расчет­

ных

величин.

Анализ первичных данных показал, что степень

интенсификации

fL_ =

1 +

0,75 f—

- Î O 3 ) 0 ' 4 1 .

(ѴП.З)

а н п

\ Оф

/

Оно применимо с вероятной ошибкой + 6 % при 0,8 <

—-

103 <;

< 92; А- = 9,75;

= 31. Как видно из (VII.3), значительное

улуч­

шение теплоотдачи

достигается даже

в случаях, когда

линейная

скорость частиц на

один-два

порядка

ниже, чем воздуха.

Это объ­

ясняется высокой объемной теплоемкостью насадки.

Как

показано

в

гл.

1,

в общем случае в уравнениях

такого

типа при

изменении

свойств

компонентов определяющим

параме-

11—74

161

тром

является

отношение их водяных эквивалентов

=

'

„

или

весовых

скоростей

_£EË_L .

Уравнение

(VII.3)

отличается

от

Ягѵф

уравнения (1.43)

для

омывания

пластины,

что может

быть

вы­

звано различием в

форме поверхности теплообмена,

а также стес­

ненностью движения. Влияние этого фактора на степень

интенси­

фикации не изучено.

Для обобщения опытных данных использовали также изложен­

ную в гл. 1 методику, согласно

которой движущийся

продуваемый

различались

незначительно (не более чем на 20—30%), поверхность

межфазового

теплообмена

была достаточно

развита

(1030

м21мъ).

Если для приближенного анализа условий теплообмена исходить

из принципа

аддитивности

(т. е. оценивать теплоотдачу

газа по ре­

жиму фильтрации аг «

â H n ,

а частиц — по движущемуся

непродува-

емому слою а\ А ; а д н ) , то можно сделать вывод, что теплоотдача

ком­

понентов различается

незначительно ((*„,,« 15

25

вт/м2-град,

адн = 25 ч- 35 вт/м2-град).

Коэффициент межфазового

теплообме­

на, рассчитанный по скорости фильтрации, значительно

превышает

эти величины (ом = 100

150 вт/м2-град).

Все это позволяет

сде­

лать вывод, что в опытах

средние температуры компонентов

были

близки (А- та tT). Следовательно, указанный

подход достаточно об­