ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Баскаков, С. К- Корочкина, Изучение теплообмена между частицами твердого мелкозернистого теплоносителя в засыпке из "Тепло- и массоперенос Том 3 Общие вопросы теплообмена " Твердый теплоноситель находит в последнее время весьма большое применение как в установках по высокоскоростному термическому разложению, так и для быстрого нагрева сыпучих материалов в ряде отраслей промышленности. Между тем да ных по теплообмену в засыпке с твердым теплоносителем чрезвычайно мало. Нам известны лишь три работы, лосвяш,енные этому вопросу [Л. 1—3]. Однако в этих работах изучалось охлаждение металлических шаров большого диаметра от 27 до 4,76 мм, в то время как в промышленности применяется чаще всего мелкозернистый теплоноситель. Не был выяснен та,кже и механизм передачи тепла от шарика к засыпке, что не позволяет распространять полученные результаты на условия, отличные от наблюдавшихся в опыте. В настоящей работе изучалась теплоотдача от шара, охлаждающегося в мелкозернистых засыпках из металлические шариков, частиц угля и кварца. Диаметр шариков менялся от 6 до 1,3 мм. Для выяснения механизма теплоотдачи рассмотрим прежде всего наиболее простой случай теплообмена, когда нагретый металлический шарик охлаждается в засыпке, состоящей из шаров того же диаметра. Тепло от нагретой частицы, в общем случае, может передаваться теплопроводностью, конвекцией и излучением через воздушные прослойки между частицами засыпки. При применении мелких шариков объемы между ними оказываются настолько малыми, что влияние естественной конвекции на теплообмен практически незаметно. Следовательно, при отсутствии вынужденного движения газа в порах засыпки конвективный перенос тепла можно не учитывать. [c.660] Распространением тепла теплопроводностью при непосредственном соприкосновении шариков также можно пренебречь. Дело в том, что два шарика соприкасаются лишь в одной точке. Площадь соприкосновения теоретически равна нулю, а практически ничтожна по сравнению с площадью шарика. Количество переданного через контакт тепла, пропорциональное произведению коэффициента теплопроводности на площадь, практически равно нулю. [c.661] Из указанного выше следует, что тепло передается от охлаждающегося шарика к засыпке главным о-бразом теплопроводностью через воздушную Прослойку. Поэтому для расчета коэффициента теплоотдачи нужно определить эффективную толщину воздушной прослойки между частицами и ее зависимость от диаметра этих частиц. [c.661] Если все сделанные выше предположения справедливы, то зависимость между логарифмом относительной температуры и временем должна быть прямолинейной. Зная угол наклона прямой, можно определить относительную толщину воздушной прослойки. Для определения тол-ш,ины воздушной прослойки и были проведены опыты по охлах дению шарика в засыпке из таких же шаров. [c.662] Закрепленный на термопаре шарик помещался в печь и нагревался там до температуры 400—500° С. Затем шарик опускали в сосуд, где он засыпался холодными шарами. При проведении опытов с шарами диаметром 6 4 и 3,2 мм измерение э. д. с. термопары производилось через 3—5 сек с помощью милливольтметра ценой деления 0,5 мв. В опытах с шариками диаметром 1,28 и 1,32 мм изменение э. д. с. регистрировалось при помощи шлейфового осциллографа МПО-2. Одна из полученных осциллограмм приведена на рис. 1. [c.662] Пунктирные ЛИНИН относятся к ша )зм диаметром 5 лл, прямые —4 ллн штрих-пунктирные — 1,32 мм. [c.662] Ци])рь[ на прямых указывают номера опытов. [c.662] На основании полученных линейных зависимостей была рассчитана толщина относительной воздушной прослойки. Ее значения для различных диаметров приведены в табл. 1. [c.663] Примечание 1. Звездочками отмечены опыты, проведенные О. А. Цухановой и Г. д. Саламандра (значение X отнесено к средней температуре воздушной прослойки). [c.663] На рис. 3 и 4 приведена зависимость коэффициента теплоотдачи от времени охлаждения шарика. Из графиков видно, что особенно большое значение коэффициента теплоотдачи наблюдается в начале процесса охлаждения шара, когда отдаваемое тепло воспринимается слоем топлива, соприкасающегося с шариком. По мере увеличения толщины прогретого слоя топлива увеличивается термическое сопротивление и коэффициент теплоотдачи падает. [c.664] Из приведенных данных видно, что для определения среднего коэффициента теплоотдачи в каждом конкретном случае нужно знать время прогрева засыпки до конечной температуры. Его величина может быть легко подсчитана по формулам, данным в [Л. 2]. [c.665] В случае использования теплоносителя одинакового фракционного состава и материала с нагреваемой засыпкой коэффициент теплоотдачи определяется теплопроводностью воздуха, находящегося между частицами. Величина его может быть рассчитана, исходя из известных значений относительной толш,ины воздушной прослойки или критерия Нуссельта. [c.665] С — засыпка состоит из смеси кварцевого песка и металлических шариков ф — из частиц, топлива размерами 0,85— 1,25 мм X —из частиц топлива размерами 1,25 —1,5ла Л—из частиц топлива размерами 1,5 — 2 мм. [c.665] Из рис. 4 видно, что из.ченение размеров частиц топлива почти в 2 раза не влияет на скорость охлаждения. Поэтому применение засыпки из полидисперсного топлива не приводит к существенным изменениям скорости охлаждения, если диаметр шарика существенно больше размеро1в частиц засыпки. [c.666] Опыты с полидисперсной засыпкой, средний размер частиц который примерно равен размеру шарика, нами не проводились. [c.666] Теплоемкость воздуха в порах не учитывалась, поскольку она в тысячи раз меньше теплоемкости твердых частиц засыпки и не оказывает на процесс никакого влияния. [c.666] Вернуться к основной статье