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

другой критерий, не включающий коэффициент межфазового тепло-

выравнивания температур компонентов менее благоприятны в свя­ зи с уменьшением скорости газа, которое приводит к падению коэф­ фициента межфазового теплообмена. Это необходимо учитывать при точном решении задачи, так как теплоотдача определяется именно обстановкой на границе с поверхностью.

При рассмотрении слоя как сплошной среды необходимо отра­

с использованием эквивалентных физико-механических характе­ ристик. Сведения о влиянии продувки на эти характеристики плот­ ного движущегося слоя и распределение усилий в нем весьма немно­ гочисленны [62, 145]. Обзор, анализ и сопоставление данных по эк­ вивалентной теплопроводности неподвижного продуваемого слоя выполнены М. Э. Аэровым и О. М. Тодесом [7].

Критериальное уравнение теплообмена для рассматриваемого

экв

Значительно меньше ограничений приходится вводить при при­ менении квазигомогенной модели к непродуваемому плотному

слою. В этом случае температура газа в межзерновых прослойках рав­ на температуре частиц (так как их объемная теплоемкость значитель­ но выше), скорости их тоже одинаковы. Таким образом, достаточно удовлетворить первому условию из перечисленных выше. Уравнения энергии и теплообмена на границе для непродуваемого движущего­ ся слоя при стационарном режиме записываются в виде

и эффективной теплопроводности неподвижного слоя (ur = 0) при порозности, соответствующей установившемуся движению. Роль фактора движения частиц в механизме и интенсивности теплопереноса находит отражение в коэффициенте теплоотдачи. В общем случае для учета влияния направления теплового потока в уравне­ ния следует ввести температурный фактор. Можно полагать, что он будет сказываться на теплоотдаче значительно меньше, чем для однофазных теплоносителей.

Приведенные выше уравнения используются в последующих гла­ вах при аналитическом решении некоторых частных задач и обоб­ щении экспериментальных данных.

Приближенное решение задачи о теплоотдаче продуваемого слоя

Как показано выше, теплоотдача движущегося продуваемого слоя является сложным процессом, зависящим от многих факторов: физических характеристик и весовых скоростей твердого и газового компонентов, условий стесненности, режима движения, геометри­ ческих характеристик поверхности. Дл я упрощения решения будем считать продуваемый движущийся слой квазигомогенной средой с оередненными эквивалентными характеристиками. Такой подход оправдан при выполнении ряда условий, перечисленных ранее.

Рассмотрим нестесненное гравитационное движение продувае­ мого слоя в вертикальном щелевом канале, по оси которого (у = = 0) расположена поверхность нагрева — вертикальная пластина. Как показывают экспериментальные данные, при омывании шеро-

34

ховатых поверхностей (при tg ф < /' ) наблюдается уменьшение скорости, торможение материала. На стенке в общем случае имеет место «скачок» температур и скорости, который оказывает влияние на теплоотдачу и должен быть учтен в решении.

Будем рассматривать пристенные области, где наблюдается за­ метное изменение скоростей и температур потока, как эквивалент­ ные пограничные слои (тепловой и динамический) и используем для решения метод пограничного слоя конечной толщины. Составим интегральное уравнение теплового потока для пограничного слоя, приняв следующие допущения: 1) температура стенки постоянна; 2) физические характеристики компонентов и всего потока посто­

зисплошного. Вносимая при этом погрешность может быть опреде­ лена сопоставлением решения с экспериментальными данными.

температур при нестесненном движении сыпучего материала и от­

Толщина динамического слоя растет в направлении движения и при значительной шероховатости поверхности достигает нескольких десятков калибров частиц, превышая толщину теплового слоя при X = idem.

В соответствии с приведенными результатами примем распреде­

равно нулю. Справедливость такого допущения при достаточных

пограничных слоев через £ и, учитывая, что их толщина возрас­

Определив из уравнения теплообмена на границе значение

21

(1.32)

и

получим критериальную зависимость для локальной теплоотдачи

Средний теплообмен описывается выражением

36