Дисперсность

Используются смесительные теплообменники и для легко разделяющихся теплоносителей газ — жидкость, газ — дисперсный твердый материал, вода — масло и т. д. Для увеличения поверхности контакта теплоносителей их тщательно перемешивают, жидкости разбрызгивают или разбивают на мелкие струи. [c.103]

Песок морской полидисперсный d=2—3 мм d=l,5 мм Галька поли дисперсная d=3,9-16 мм Песок (d=2,5—3 мм) [c.35]

Если минимальная ширина потока излучения Хо равна d, из формулы (4.2) следует, что при выполнении условий (4.1) дифракционные эффекты не наблюдаются вплоть до расстояния г/р 7. Следовательно, взаимодействие излучения с частицей в концентрированной дисперсной среде можно рассматривать в рамках геометрической, оптики и пренебречь дифракцией на отдельной частице. Это подтверждается опытными данными [139] о независимости степени черноты слоя от размеров частиц. [c.133]

При определенных условиях оказывается невозможным выделить отдельную частицу в ансамбле, поэтому необходимо рассматривать взаимодействие излучения со всей совокупностью дисперсного материала. Такого рода кооперативные эффекты могут наблюдаться, если в системе существует ближний порядок, а размер частиц, расстояние между ними и длина волны являются величинами одного порядка, причем счетная концентрация рассеивающих центров 10 1/см [128]. Как следует из (4.1), подобного рода кооперативные эффекты не характерны для рассматриваемых систем. [c.133]

В связи со сл1 Жностью измерения лучистых потоков во многих работах проводится оценка значимости радиации в общем потоке тепла, передаваемом дисперсной среде. Так, в работах [130, 131] в качестве доказательства существенности вклада теплообмена излучением в высокотемпературном псевдоожиженном слое приводятся значительный перепад температур между [c.134]

Более совершенным является метод прямого измерения лучистого потока радиометром специальной конструкции [139, 143—148]. Применение двух модификаций этого прибора позволяет независимо измерять полный тепловой поток от слоя к поверхности и лучистый поток [145]. С помощью метода радиометра можно проводить измерения излучательных характеристик исследуемой системы и определять влияние на лучистый поток различных параметров. Измерения, выполненные этим методом, показали, что степень черноты дисперсной системы всегда выше, чем степень черноты поверхности использованных частиц, но может быть гораздо меньше 1 [143—145, 147, 148]. [c.137]

В некоторых работах [19] указывается, что в концентрированных дисперсных системах возможно нарушение закона Бугера. Представляют интерес экспериментальные работы, в которых проверяется выполнение закона Бугера в таких системах. Так, в [158] исследовалось ослабление широкого параллельного пучка света псевдоожиженным сдоем частиц белого электро- [c.139]

Рез льтаты экспериментальных исследований переноса излучения в концентрированных дисперсных системах позволяют сделать вывод, что при описании радиационного теплообмена в этих системах необходимо исследовать допустимость аддитивного представления различных процессов переноса и условия, при которых оно применимо, а также зависимость излучательных характеристик системы от свойств частиц и распределения температуры. Независимость степени черноты от структуры дисперсной среды позволяет выбрать достаточно простую модель систе.мы, [c.140]

Описанные выше качественные результаты, по-ви-димому, справедливы для высококонцентрированных дисперсных систем. Однако использование уравнения переноса излучения для таких систем по аналогии с гомогенными и разбавленными дисперсными системами обусловлено возможностью применения понятия однородного объема, характеризуемого некоторыми оптическими параметрами [46, 162]. Малый объем можно считать элементарным, если количество поглощенного и рассеянного излучения пропорционально его величине [162]. Интенсивность внешнего излучения должна оставаться приближенно постоянной в пределах этого объема, а количество содержащихся в нем частиц должно быть достаточным для статистически достоверного описания его характеристик средними величинами [162]. [c.145]

В [169] для топочных устройств предложена модель разреженного облака абсолютно черных частиц. В расчете были использованы представления о вероятности взаимного затенения частиц. При условии малости концентрации частиц в облаке была получена простая формула для поглощательной способности этой разновидности дисперсной среды [c.146]

Попытка применить формулу (4.12) для определения степени черноты псевдоожиженного слоя (дисперсной среды, для которой несправедливо условие малости концентрации, обусловившее вид этой формулы) оказалась ошибочной [20]. Был получен противоречащий экспериментальным данным результат—степень черноты слоя практически всегда равна 1. [c.146]

В работах [163, 171] была предложена специальная модель для расчета оптических характеристик порошкообразного слоя. В этой модели дисперсная среда рассматривается как набор плоскопараллельных отражающих, пропускающих и поглощающих излучение пластин — стопа. Существенными в этом случае являются характеристики составляющих стопу пластин в зависимости от свойств частиц. Применительно к слою порошка было принято, что каждая из образующих стопу пластин имеет толщину, равную диаметру частиц, а оптические характеристики такие же, как и материал частиц. В дальнейшем было показано, что эту модель наиболее целесообразно использовать в случае частиц с небольшим показателем преломления и без полного внутреннего отражения [172]. [c.147]

В работе [173] выполнен сравнительный расчет спектральных характеристик разреженной и концентрированной дисперсных систем. Для расчета переноса излучения в разреженной системе использовалось уравнение переноса, а для описания концентрированной - системы — модель стопы. Как оказалось, спектральные характеристики концентрированной и разреженной дисперсных систем, особенно в случае больших частиц, сильно различаются. [c.147]

В концентрированной дисперсной среде [c.148]

МОДЕЛЬ стопы И ОСОБЕННОСТИ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛЛЯ ОПИСАНИЯ ПЕРЕНОСА ИЗЛУЧЕНИЯ В ДИСПЕРСНОЙ СРЕДЕ [c.148]

Применение этих формул к бесконечному пакету позволяет в пределе при п- ао получить коэффициент отражения поверхности моделируемой дисперсной среды и в соответствии с законом Кирхгофа [105] ее степень черноты [c.148]

ОТРАЖЕНИЕ ВНЕШНЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДВУМЕРНОЙ МОДЕЛЬЮ ДИСПЕРСНОЙ СРЕДЫ [c.149]

В ранее использованной модели [163, 171] предполагалось, что элементарные слои, образующие стопу, имеют толщину, равную d, и их оптические характеристики принимались равными характеристикам частиц. Такая связь между свойствами элементарного слоя и образующих его частиц может быть использована по крайней мере в качестве первого приближения при плотной упаковке частиц. Если система частиц сохраняет высокую объемную концентрацию при неплотной упаковке, связь между параметрами элементарного слоя и образующих его частиц будет более сложной. Для расчета этой зависимости служит геометрическая модель элементарного слоя—двумерная модель дисперсной среды [177], в которой реальные частицы, расположенные случайным образом в одной плоскости, заменены системой регулярно расположенных в узлах плоской квадратной сетки с шагом 2ур сфер. В рамках геометрической оптики взаимодействие излучения с поверхностью не зависит от ее размеров [125], поэтому принято, что сферы имеют единичный радиус. Предполагается, что поверхность их диффузно отражающая, серая. Для расчета характеристик элементарного-слоя используется вспомогательная схема (рис. 4.1), образованная моделью 2 и двумя абсолютно черными плоскостями I и 3. Задав на а. ч. плоскости 1 поток излучения плотностью qb, можно найти коэффициенты отражения и пропускания модели rt и Т( по отношению потоков, попадающих на плоскости / и 5 после многократного отражения на частицах, образующих систему 2, к заданному потоку, а затем поглощательную способность и равную ей степень черноты. [c.149]

Теперь необходимо рассчитать компоненты потоков, порожденные фоновым излучением. Величины qbs и не определены, однако их можно связать с искомыми компонентами потока в системе. Рассматриваемая ячейка выделена из бесконечного набора ячеек, образующих модель дисперсной системы, и должна быть идентична всем остальным. Поэтому плотность потока, приходящего из ячейки на ее любую боковую грань, должна быть равна плотности поступающего на эту грань извне фонового излучения. Это условие позволя- [c.153]

С помощью системы уравнений (4.18) можно найти неизвестные компоненты qbs, q[ , р, бр, затем по известным потокам от всех элементов ячейки определить отраженный (на грань I), пропущенный (на грань п ячейки) и поглощенный дисперсной плоскостью потоки [c.154]

СОБСТВЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ДВУМЕРНОЙ МОДЕЛИ ДИСПЕРСНОЙ СРЕДЫ [c.155]

При решении задачи об определении компонент потока в излучающей двумерной дисперсной среде со- [c.155]

Пусть Тр <С. Т р. При этом Qi Tp) < .Qt Tp), Qn Т р) > (Т р). Для излучательной способности двумерной дисперсной системы будут справедливы следующие неравенства [c.158]

Вследствие многократных отражений плотность излучения с поверхности частиц, находящихся в дисперсной среде, всегда больше, чем излучение поверхности изолированной частицы при тех же прочих условиях. Невозможно разделить собственное и отраженное фо- [c.158]

С учетом (4.33) можно записать выражение для потока, испускаемого с поверхности частицы, находящейся в дисперсной среде [c.159]

Упрочнение, связанное с выделением карбидов, зависит от степени дисперсности — оно увеличивается с уменьшением размеров карбидов. Это свойство карбпдов используют для [c.285]

Аз рисунков видно, что наибольший разброс точек и наибольшие расхождения между экспериментальными и расчетными величинами наблюдаются в области малых чисел критерия Архимеда, ламинарной области течения газа, где расчетные соотношения должны быть наиболее адекватными. Возможные причины несоответствия экспериментальных данных, полученных различными авторами, рассмотрены в работах [18, 20 и др.]. Можно добавить лишь, что дисперсные материалы с широким гранулометрическим составом нсевдоожижаются при меньших скоростях газового потока, чем узкие фракции с тем же средним размером частиц, вследствие тенденции к снижению порозности полидисперсного слоя. В [35] отмечается, что скорость начала псевдоожижения, определяемая традиционным путем, как точка пересечения гори- [c.45]

Несмотря на значительные расхождения между экспериментальными и расчетными данными (рис. 3.11), выражение для конвективной составляющей коэффициента теплообмена в ряде случаев [75, 76, 78, 88] довольно успешно описывает экспериментальные данные. Это позволило провести ряд специальных опытов, направленных на изучение механизма конвективного теплообмена в слоях крупных частиц. Исследования проводились на установке, подробно описанной в параграфе 3.4. Измерение коэффициентов теплообмена между поверхностью датчика-нагревателя и слоем дисперсного материала осуществлялось по методике, изложенной в 3.4.3. В данной серии опытов использовался датчик диаметром 13 мм, устанавливаемый вертикально вдоль оси колонны или горизонтально на расстоянии 62 мм от газораспределительной решетки. Слой образовывали модельные материалы — стеклянные шарики узкофракционного состава со средними диаметрами 0,45 мм (0,4—0,5), 1,25 мм (1,2— 1,3) и 3,1 мм (3,0—3,2). Их физические характеристики приведены в табл. 3.3. Коэффициенты теплообмена измерялись в псевдоожиженных слоях, затем в плотных, зажатых сверху жесткой металлической сеткой (опыты проводились в колонне из оргстекла, при этом движения частиц не наблюдалось). Эксперименты с плотн лми зажатыми слоями повторялись заметного разброса точек (вне пределов точности измерений) не наблюдалось. [c.88]

Повышение температуры в аппарате с псевдоожи-женным слоем двояко сказывается на интенсивности внешнего теплообмена. Во-первых, происходит изменение теплофизических свойств дисперсного материала и ожи-жающего агента. Соответствующие изменения гидродинамики и теплообмена описаны в гл. 2, 3. Во-вторых, усложняется механизм передачи энергии — существенным становится радиационный перенос, роль которого в низкотемпературных системах пренебрежимо- мала. Быстрое возрастание вклада излучения в процесс теплообмена объясняется характером зависимости количества переносимой энергии от температуры. В случае теплопроводности и конвекции перенос энергии между двумя элементами рассматриваемого объема пропорционален разности их температур приблизительно в первой степени (с учетом нелинейности). Перенос энергии излучением в тех же условиях будет пропорционален разности четвертых или пятых степеней (с учетом нелинейности) абсолютных температур [125]. [c.130]

Псевдоожиженнцй слой представляет собой разновидность концентрированной гетерогенной среды — рассеивающей, поглощающей и излучающей (диапазон изменения порозности псевдоожиженного слоя 0,4—0,9 [3]). В дальнейшем под концентрированной дисперсной средой понимается система, концентрация частиц в которой соответствует этому диапазону. Явления, которые в принципе могут возникнуть при взаимодействии излучения с подобной системой, рассматриваются в работах [19, 20, 126]. В частности, Забродский предполагает существенность следующих эффектов [19] [c.131]

При выборе верхней границы диапазона длин волн излучения учитывалось, что уже при температуре 300°С в диапазоне /. = 0—10 мкм сосредоточено 75% излучения абсолютно черного тела [125]. Нижняя граница для d была принята с учетом дианазона размеров частиц, к которым в общем случае применима техника псевдоожижения [69]. Пределы изменения величины Ур соответствуют характерным для рассматриваемой дисперсной системы значениям порозности. Из неравенств (4.1) следует, что параметр рассеяния для частиц, составляющих дисперсную среду, больше 15 [125]. Вблизи от частицы будут справедливы законы геометрической оптики, а дифракционные возмущения, вносимые частицей в лучистый поток, будут накапливаться по мере удаления от нее. Расстояние, на кото- [c.132]

Весьма важно выяснить спектральную зависимость оптических свойств веществ, образующих дисперсную среду. Твердым материалам, обычно применяемым в технике псевдоожижения, свойственна слабая зависимость радиационных свойств от длины волны излучения [125]. Это позволяет при расчете 4HTaTjD поверхность частиц серой. Для газов, ожижающих дисперсный материал, характерна сильная селективность. Однако из-за малой оптической плотности она может сказаться лишь при значительной оптической толщине излучающего слоя газа. В псевдоожиженном слое средняя толщина газовых прослоек порядка диаметра частиц не более нескольких миллиметров), В этом случае можно не рассматривать излучение газа и считать его прозрачным [125]. [c.134]

Особенности концентрированной дисперсной среды и сделанные, исходя из них, оценки различных эффектов, возможных в процессе переноса излучения, позволяют сформулировать основные характеристики подобных систем. При расчете радиационных свойств дисперсного слоя его можно представить как ансамбль больших по сравнению с длиной волны сферических частиц с серой, диффузно отражающей и излучающей поверхна-стью, разделенных прозрачной средой. [c.134]

В работе [136] проводилось изучение профиля температуры, формирующегося в псевдоожиженном слое при его нагреве внешним инфракрасным излучателем. Из.мерения показали, что внешнее излучение поглощается в тонком слое дисперсного материала (7—10 рядов частиц), в котором формируется незначительный градиен-т температуры. [c.136]

Наиболее совершенной в настоящее время является фотометрическая методика, различные варианты которой описаны в [139, 151 —154]. Сущность этой методики — в кино- или фотосъемке через прозрачное окно частиц слоя одновременно с укрепленной на внешней поверхности визира и погруженной в дисперсную среду моделью абсолютно черного тела. По отношению оптических плотностей изображений слоя либо отдельных ча стиц и модели а. ч. т. можно определить при известной температуре системы степень черноты слоя и образующих его частиц (чего не допускают все другие методы). С помощью киносъемки можно измерять динамические характеристики. Например, при известных свойствах частиц определять температуру отдельных частиц и скорость их остывания [154]. Исследования, выполненные с использованием этой методики, позволили одновременно проследить изменения структуры псевдоожи-жепного слоя вблизи.поверхности и лучистого потока при поочередной смене пакетов частиц и пузырей газа [139, 152]. [c.138]

Лредставляют интерес исследования сложного теплообмена в другой разновидности концентрированных дисперсных систем — плотном слое. При исследованиях этой среды оказывается возможным за счет вакууми-рования системы исключить конвекцию и теплопровод- ность газа и изучать только радиационный перенос в широком диапазоне температур [153—157]. Результаты этих работ свидетельствуют о том, что для нлотного слоя при обработке экспериментальных данных оказыва.-ется удачным предположение об аддитивности различных механизмов переноса энергии [157]. При этом перенос излучения учитывается введением-коэффициента лучистой теплопроводности [c.139]

Выполненными в [128] измерениями пропускания инфракрасных дисперсных фильтров (также относящихся к концентрированным дисперсным системам) не установлены отклонения от закона Бугера для этих систем. Измерения интенсивности рассеянного концентрированной системой света, порожденного узким падающим пучком, показали, что для некоторых направлений рассеяния (угол рассеяния порядка нескольких градусов) наблюдаются отклонения от закона Бугера [159]. По-видимому, в результате рассе 1ния происходит пространственное перераспределение энергии, которое становится заметным при рассеянии узких пучков. В то же время для полусферического рассеянного излучения в концентрированных дисперсных средах не происходит нарушения закона Бугера. [c.140]

Для таких дисперсных систем, как туман, дым, запыленный поток, характерна малая концентрация рассеивающих частиц, и предположение о независимости рассеяния излучения отдельными частицами оказывается справедливым [125]. В ряде работ [153—167] урав- нение перепоса было использовано для определения оптических свойств двух разновидностей концентрированной дисперсной системы плотного и псевдоожижен-ного слоя. При этом были получены следующие качественные результаты для дисперсной среды в отличие от сплошной яркость в направлении касательной к по- [c.144]

В дальнейшем те же вероятностные представления, что и в [169], были использованы для условий псевдо-ожиженногб слоя (большая концентрация частиц [170]). Это позволило получить формулу, которая связывает степень черноты дисперсной среды с ее порозностью и степенью черноты дисперсного материала. Однако возможности этой формулы весьма ограничены, поскольку при расчетах предполагалось, что частицы не отражают падающее излучение. [c.146]

Специальные модели применяются для описания переноса излучения в такой высококонцентрированной дисперсной среде, как плотный зернистый слой [174]. В соответствии с квазигомоге1Нными моделями дисперсная среда представляется как непрерывная. Общая плотность теплового потока определяется суммой удельного теплового потока за счет теплопроводности- и излу> чекия. В ячеечных моделях перенос излучения рассматривается как локальный теплообмен, происходящий между поверхностямп соседних частиц. При этом влияние пустот дисперсной среды не учитывается. Ячеечные модели могут применяться при высокой оптической плотности и малых градиентах температуры в засыпке. [c.146]

Сравнение различных методов расчета переноса излучения в дисперсных системах позволяет, на наш взгляд, сделать вывод, что наиболее адекватным по отношению к концентрированной дисперсной среде будет описани.е этого процесса на основании. модели стопы. Данную модель можно применять к грубодисперсным системам. Она позволяет учесть такие явления, как многократное отрада 147 [c.147]

Для определения коэффициентов отражения и пропускания элементарного слоя во вспомогательной системе (см. рис. 4.1) задается собствЙ1ное излучение с плотностью дь на а. ч. плоскости I. Собственное излучение частиц принимается равным 0. В этом случае при переходе от бесконечной системы (см. рис. 4.1) к ячейке (см. рис. 4.2) для сохранения подобия необходимо задать внешнее излучение как на грани I, принадлежащей плоскости 1, так и на боковых гранях е, f, g, h, чтобы моделировать поток, приходящий на рассматриваемый участок дисперсной плоскости от удаленных участков поверхности/. [c.151]

Расчет излучательных характеристик элементарного слоя, когда задано собственное излучение образующих его частиц, представляет самостоятельный интерес. При этом оказывается возможным определение двух характеристик степени черноты элементарного слоя в неизотермичных условиях и эффективной излучатель-ной способности поверхности частицы в дисперсной среде. Эти характеристики можно вычислить, если известны компоненты потока в элементарном слое [178]. [c.155]

Результаты расчетов излучательной способности элементарного слоя по формуле (4.28) совпадают с вычисленными ранее по поглощению внешнего йзлуче-ния значениями е<. Формулы (4.26) — (4.28) позволяют определить степень черноты двумерной дисперсной системы, образованной излучаюш,ими частицами, при условии, что нельзя использовать данные по отражению внешнего излучения. Поскольку предполагается, что модель дисперсной среды образована серыми частицами, для кото рых справедлив закон Кирхгофа, равенство поглощательной способности at и степени черноты б( свидетельствует о правильности модели и соответствующих уравнений. [c.157]

Если частицы, образующие дисперсную систему, неподвижны, характеризуются низкой теплопроводностью, а процессы переноса интенсивны, температурное ноле может оказаться сильно изменяющимся в пределах элементарного слоя. При этом частицы нельзя характеризовать одной, постоянной по всей поверхности, средней температурой. Более точным приближением будет в этом случае следующая схема поверхности частиц а, i,. с, d имеют одну среднюю температуру, поверхности а, i, с, d —другую. При таком задании температуры частиц, учитывающем их неизотермич-ность, излучательная способность элементарного слоя должна зависеть также от градиента температуры в его пределах и может быть определена лишь по формулам (4.26) — (4.28). [c.157]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...