ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Межфазовый теплообмен (теплообмен между газом и твердыми частицами) из "Высокотемпературные установки с псевдоожиженным слоем " Чем было принято считать. Достигаются числа НуссеЛь-та, равные 10 и выше. В новой литературе [Л. 485] имеется ссылка на опыты с применением импульсной техники, лодтверждаю щие подобные величины Nu для плотной части слоя. Несмотря на это, в теплообменниках с энергетически выгодным тонким псевдоожижен-ным слоем, работающих форсированно, межфазовый обмен не всегда успевает завершаться [Л. 206]. [c.52] Кроме того, высота, на которой завершается межфазовый обмен в псевдоожиженном слое, явно зависит от типа газораспределительной решетки. При худшем газораспределительном устройстве, как утверждает на основании своих опытов автор 1[Л. 206], высота активной зоны теплообмена е изменяется, но зона продвигается от решетки, т. е. все равно основной теплообмен заканчивается на большей высоте от решетки. Такое представление, может быть, является слишком упрощенным для обобщений на различные типы решеток или разные режимные условия, но наглядно подчеркивает влияние газораспределительного устройства. [c.52] В общем случае физически не оправдано представление о зоне отсутствия межфазового теплообмена непосредственно над плохой решеткой. Это может быть близко к действительности только при малых числах псевдоожижения и неподвижном залегании материала между отверстиями решетки, когда он прогревается от решетки до темлературы, близкой к температуре входящего газа. [c.52] Опыты показывают, что основное изменение средней по сечению температуры газа в псевдоожиженном слое происходит на весьма малом расстоянии от газораспределительной решетки, или, как говорят, высота активной зоны межфазового теплообмена невелика. Далее же средняя температура газа изменяется очень слабо и нет возможности сколько-нибудь достоверно определять разность температур газа и частиц. Это, как известно, дает основание считать экспериментальные а, полученные при измерениях за пределами активной зоны, неверными, кажущимися величинами. В опытах отдельных авторов были найдены и другие источники погрешностей. Однако при всех предлагавшихся поправках подсчитываемые значения а частиц оставались непонятно низкими. [c.53] Остановимся на не затронутом в Л. 654] влиянии продольной теплопроводности на межфазовый теплообмен в псевдоожиженном слое. Как известно по работам [Л. 27, 416] высокая продольная теплопроводность вызывает в некоторых случаях существенное ухудшение межфазового обмена. [c.54] Сделаем попытку интерпретировать влияние продольной теплопроводности на межфазовый теплообмен так же, как снижение значений иэфф- Тогда будет удобно рассматривать это влияние и неоднородность газораспределения, как действующие совместно факторы. В действительности у обоих факторов, конечно, нет простой аддитивности, а имеется взаимосвязь. Но для простоты рассмотрим влияние продольной теплопроводности при условном отсутствии всякой неоднородности газораспределения. [c.54] В рассматриваемом случае в уравнение введена теплопроводность газа, а не эффективная теплопроводность слоя, но в сторону некоторого преувеличения влияния продольной теплопроводности газа не сделано поправки на загромождение сечения частицами. [c.55] Краевые условия t= to при г = 0 (у решетки) t = 0 при z=h (что может быть принято приближенно, если h достаточно велико). [c.55] Мие о ничтожности расстоянии, на которых температурный напор снижается, скажем, до 0,01 своей первоначальной величины в идеально однородном слое даже при чрезвычайно большом снижении значения Ыиэфф из-за продольной теплопроводности. [c.57] Заслуживает упоминания интересный случай меж-фазового обмена, рассмотренный недавно авторами в [Л. 636] нагрев холодных частиц, попавших в горячий псевдоожиженный слой. [c.57] Ник тепла. Однако сами aetopbt гюшлй на формальное разделение суммарного а холодной частицы в горячем слое на коэффициенты теплообмена частица — частица (через газ) и частица — газ, причем коэффициент теплообмена частица — газ они считают обусловленным только конвекцией. В действительности обе формально выделенные составляющие а связаны как с конвективным, так и главным образом с кондуктивным обменом. Горячие частицы, имея очень высокую по сравнению с газом теплоемкость, в состоянии нагревать проходящий газ и поддерживать высокий температурный напор между ним и холодной частицей. [c.58] Известное количество тепла передается от горячих частиц холодной путем лучистого обмена. Авторы [Л. 636] экспериментально обнаружили прямую зависимость интенсификации теплообмена от теплоемкости горячих частиц. Это можно объяснить не очень быстрым перемешиванием горячих частиц в условиях их опытов. При быстрой смене горячих частиц около холодной роль их теплоемкости должна резко ослабевать, аналогично тому как это имеет место при теплообмене псевдоожиженного слоя со стенкой [Л. 141]. [c.58] Вокруг простых представлений [Л. 141] о сочетании в псевдоожиженном слое высоких истинных значений коэффициентов межфазового обмена с низкими эффективными наряду с полезными замечаниями и дополнениями [Л. 293] уже успели накопиться и некоторые возражения, связанные с неправильной интерпретацией сказанного в [Л. 654, 655]. Так, например, авторы Л. 591] пишут, что в (Л. 654] все шары (частицы слоя), окружающие частицу, теплообмен которой рассматривается, якобы молчаливо приняты за идеальные и бесконечные стоки . В действительности же в Л. 654] молчаливо принята лишь идентичность всех частиц (шаров) в слое, в том смысле, что если рассматриваемый шар является стоком, то и остальные шары тоже являются стоками если рассматриваемый шар — положительный источник тепла, то таковы и остальные шары. За недостатком места нет возможности остановиться здесь на других погрешностях работы [Л. 591]. Они рассмотрены в [Л. 136]. [c.58] Но теория пузырей наглядно поясняет, почему при протекании в псевдоожиженном слое экзотермических реакций температура пузырей всегда выше температуры эмульсионной фазы. При каталитической гетерогенной химической реакции, когда все тепло выделяется на частицах катализатора, температура пузыря выше, чем эмульсиониной фазы, так как велико выделение тепла в зоне облака замкнутой циркуляции газа пузыря, отличаюш,егося более высокой концентрацией реагентов, чем вдали от пузыря. При гомогенной экзотермической реакции перегрев пузыря может быть еш е выше из-за тепловыделения внутри него и плохого отвода тепла. Так, например, лри гомогенной экзотермической реакции хлорирования метана в псевдоожиженном слое частиц 40—70 мкм из-за локального разгона реакции в крупных пузырях при высоких температурах и концентрациях хлора наблюдались пламя и небольшие взрывы (Л 485]. Таким образом, подтверждается и находит простое объяснение ранее высказанное предположение [Л. 17] о значительном превышении температуры пузырей над средней температурой псевдоожиженного слоя при сжигании в нем готовой смеси горючего газа с воздухом, сделанное для объяснения стабильности и интенсивности горения при низких средних температурах слоя. [c.59] Можно ожидать положительного влияния на эффективность межфазового обмена от движения твердых частиц через зоны формирования пузырей, например, за счет организованного перемещения нижней части слоя по горизонтали от места загрузки материала к месту выгрузки в установках непрерывного действия. [c.60] Торированный вольфрамовый катод диаметром 3,2 мм центрирован в вертикальном положении в слегка коническом отверстии диаметром 6,35 мм медного водоохлаждаемого анода. Поднимая или опуская катод, можно было регулировать ширину кольцевого промежутка во время работы плазматрона. Как для образования плазмы, так и для псевдоожижения слоя использовался аргон. Псевдоожиженный слой расположен был над плазмотроном на пористой газораспределительной решетке из нержавеющей стали. Стенки псев-доожиженигаго слоя двойные, стеклянные, водоохлаждаемые. Диаметр слоя 50,8 мм. Начальная высота слоя бралась различной масса слоя изменялась от 35 до 100 г. Материал частиц — широкая фракция глинозема. Типичный гранулометрический состав использованного материала приведен ниже. [c.61] Температуры в слое измерялись обнаженными хромель-алюме-левыми и платино-платинородиевыми термопарами, сборками по 7 шт., спаи которых располагались по одной горизонтали на расстоянии 6,35 мм один от другого. [c.62] Сначала зажигалась дуга, а затем уже колонка заполнялась сверху материалом, который после каждого опыта приходилось удалять (отсасывать), что является известным недостатком этой простой схемы со струей плазмы, направленной вверх. Очевидно, что при струе, направленной сверху вниз, в отсасывании не было бы надобности. [c.62] Судя по приводимым данным, к. п. д. применявшегося плазматрона был невысок (11—44%). Мощность, за вычетом потерь с охлаждающей водой, полезно используемая на нагрев струи, была в пределах 0,10—0,60 кет. [c.63] Вернуться к основной статье