ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Движение газов и материалов из "Основы общей теории тепловой работы печей " Псевдогазовый или взвещенный слой представляет собой разновидность слоевого процесса, при котором частицы твердого вещества, попадая в газовый поток, увлекаются последним. При этом они приобретают те или иные относительные скорости, в некоторых случаях приближающиеся к скоростям в соответствующем месте газового потока, и в известной мере подчиняются законам движения последнего. По сравнению с псевдоожиженным слоем в этом случае происходит дальнейщее разуплотнение, частицы разобщены друг от друга газовой прослойкой большей толщины, и поэтому трение частиц друг о друга еще меньше. Поскольку объем и вес частиц уменьшаются пропорционально d , а внешняя поверхность пропорционально d , то по мере уменьшения диаметра частиц их относительная реакционная способность увеличивается пропорционально уменьшению их диаметра, что позволяет в желаемых пределах интенсифицировать химические и физические процессы. Процессы, протекающие во взвешенном слое, в конечном счете— процессы, характерные для гетерогенного факела (гл. IV), в котором наряду с газовой фазой присутствует твердая фаза, воспринимающая тепло. [c.378] Пылевидный материал можно разделить на два характерных класса дым (d = 0,001- 0,000001 мм) и пыль (d ч- 0,1 =н0,01 мм). Первый представляет собой взвешенный слой, содержащий практически неоседающие частицы. Оседанию препятствуют силы трения, возникающие между частицами и газом при их относительном движении. Частицы, находящиеся в дыме, столь малы по размерам, что они участвуют в молекулярном (броуновском) движении, соударяясь с молекулами и их группами. Присутствие таких частиц крайне нежелательно, если они сохраняются во взвешенном слое до конца реакционного пространства, так как целиком уносятся отходящими газами и являются потерями процесса. В некоторых случаях указанные мельчайшие частицы активно участвуют в технологическом процессе (например, процесс ошлакования) и поэтому не достигают конца реакционного пространства. [c.379] В табл. 9 приведены данные о размерах, числе и общей поверхности частиц, содержащихся в 1 кг материала, удельный вес которого равен 4 [222]. [c.379] Как видно из таблицы, движение большинства частиц обычно встречающихся размеров при w 10м1сек не подчиняется закону Стокса, и поэтому практически наиболее часто может быть применен обычный квадратичный закон сопротивления [уравнение (91)]. [c.380] Рассмотрим условия, при кото1рых происходит теплообмен в гетерогенном факеле, расположенном в ограниченном стенками пространстве. [c.380] Ту VI Тк — абсолютные температуры соответственно газа и кладки. [c.380] Первый член балансового уравнения (254) учитывает теплоотдачу с поверхности внутрь частицы второй и третий — соответственно теплопередачу конвекцией и лучеиспусканием от потока к частице четвертый — лучистое взаимодействие частицы и стенок пятый — тепловыделение (или теплопоглощение) в частице. [c.380] Экспериментальное определение коэффициентов конвективного теплообмена между взвешенными частицами и средой основана на зависимости (257). [c.382] Известно, что при конвективной теплопередаче к сферической частице в случае стационарного теплового состояния и малых значений чисел Рейиольдса Nu = 2. В реальных условиях взвешенного слоя частицы нагреваются в нестационарных тепловых условиях. Кроме того, скорости частиц меняются во времени, т. е. гидродинамический режим также не является стационарным. Взвешенные частицы, перемещаясь в газовом потоке, двигаются не только поступательно, но и вращаются, вследствие чего пограничный слой переходит из ламинарного состояния в турбулентное уже при сравнительно небольших значениях критерия Рейнольдса. [c.382] Пользуясь ура внение М (258), легко получить, что при Re = 50, d = 1 мм, К = 0,03 шал1м час град, к = 155 ккал м час град, т. е. вследствие малого размера частиц конвективная составляющая теплопередачи имеет очень большое значение. [c.383] Ещё более сложно определение лучистой составляющей коэффициента теплоотдачи. В неподвижном и кипящем слоях частица может находиться в лучистом взаимодейспвии с прилегающим газовым слоем и окружающими частицами. Во взвешенном сл О е плотность расположения частиц в слое настолько мала, что, как это видно из схемы, представленной на рис. 197, принципиально возможно лучистое взаимодействие частицы, расположенной ib центре пылевого облака, не только с частицами, расположенными в разных местах взвеси (линии 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10), но и со стенами камеры (линии 1, 5, 9). При этом в теплообмене будут уча от1вов1ать и газовые слои. [c.383] Таким образом, чем меньше разность между температурами частиц T Mi = onst, тем больше коэффициент теплоотдачи аду,. По абсолютной величине этот коэффициент значительно больше коэффициента теплоотдачи конвекцией и тем выше, чем больше температура во взвешенном слое. Во взвешенном слое происходит интенсивное турбулентное перемешивание, что делает лучистый теплообмен между частицами весьма вероятным, так как частицы, обладающие разными температурами, могут постоянно появляться в поле их лучистого взаимодействия. [c.384] При тепловой обработке материалов во взвешенном состоянии движения газов и материалов органически связаны между собою и их следует рассматр1ивать совместно. Это вытекает из двух главных условий, определяющих тепловую работу взвешенного слоя. [c.384] В первом случае частица будет двигаться в потоке ускоренно (а 0), во втором — замедленно (а 0), в третьем случае частица будет двигаться с постоянной скоростью (а = 0). [c.385] Разберем принципиально возможные сочетания движения газов Г и материалов М (рис. 198) спутное, встречное, перекрестное. Необходимо подчеркнуть, что при делении учитывалось только доминирующее усредненное направление движения. В действительности движение газов носит турбулентный характер, а частицы материала перемещаются по сложным траекториям. [c.385] Рассмотрим специфические особенности каждого из этих сочетаний, исходя из удовлетворения сформулированных выше двух главных условий [уравнения(244 и 245)], а также учитывая изменения, происходящие с материалом в процессе тепловой обработки. [c.385] В некоторых случаях это приводит к изменению размеров частиц (разбухание, коагуляция, окомкование, растрескивание), в других —к изменению агрегатного состояния, так как образуется жидкая фаза (шлак, металл). [c.385] Изменение размеров частиц чаще всего связано с иэменением объемного веса, причем могут образоваться как фракции материала с большой апосо бностью к парению, так и тяжелые фракции (металл), время нахождения -которых во взвешенном слое невелико. [c.385] На рис. 199 приведена кривая изменения коэффициента сопротивления KI2 в зависимости от числа Рейнольдса, полученная опытным путем Г. Н. Худяковым [226]. [c.387] Как показывает опыт, частицы в потоке движутся не только поступательно, но и вращательно, что, тю-видимо му, влияет на турбулизацию пограничного слоя и на величину коэффициентов сопротивления и теплоотдачи и что отчасти объясняет процесс смещения в пристеночную область движущихся в потоке частиц. [c.387] Вернуться к основной статье