Дисперсная среда

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]

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]

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]

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 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]

СОБСТВЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ДВУМЕРНОЙ МОДЕЛИ ДИСПЕРСНОЙ СРЕДЫ [c.155]

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

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]

Радиометры, используемые для измерения лучистого потока в псевдоожиженном слое, обладают значительной инерцией [145]. Это значит, что в процессе измерения происходит усреднение лучистого потока как по визируемой площади поверхности дисперсной среды, так и во времени. Следовательно, измеряемый лучи- [c.171]

Коэффициенты степенного ряда, аппроксимирующего функцию всл (вр) для случаев плотной и разреженной дисперсной среды [c.172]

Определив среднюю оптическую плотность изображения всей окружающей модель дисперсной среды из отношения ее к оптической плотности изображения а. ч. тела, можно найти всл- В результате взаимодействия частиц плотность потока излучения слоя будет всегда больше, чем плотность излучения отдельной частицы. [c.174]

Из сравнения яркостей отдельной частицы и модели а, ч. тела можно определить, какую долю от потока а. ч. тела составляет поток, испускаемый частицей в дисперсной среде. В работе [152] это отношение принимается равным степени черноты частиц ер. Однако полученная таким образом излучательная способность может быть только эффективной величиной. Поток, испускаемый частицей в дисперсной среде наряду с ее [c.174]

В подпараграфе 4.4.3 была рассмотрена задача об излучении частицы в дисперсной среде и получены зависимости величины брэ от свойств частиц и их концентрации (см. рис. 4.6). Зная измеренные значения ера, можно определить действительную степень черноты ер. [c.175]

Пусть В дисперсную среду погружена поверхность достаточно больших размеров и малой кривизны (по сравнению с d), температура которой постоянна и отличается от температуры слоя. Вследствие перемешивания частиц вблизи теплообменной поверхности сформируется стационарный температурный профиль. Будем считать, что температура теплообменника меньше, чем ядра слоя (удаленной от поверхности и в среднем изо- [c.175]

Анализ функции еэ(Тст, Тея, есл) позволяет сделать определенные заключения об области применимости методов измерения лучистого потока, описанных в параграфе 4.2, которые основаны на предположении об аддитивности лучистого и конвективно-кондуктивного потоков. Если средняя концентрация дисперсной среды вблизи поверхности достаточно высока и распределение температуры слабо зависит от радиационных характеристик системы (см. рис. 4.14), предположение об аддитивности будет справедливо. В то же время в разреженном слое профиль температуры вблизи поверхности существенно зависит от степени черноты частиц и стенки. При этом гипотеза об аддитивности радиационного и кондуктивно-конвективного переноса, по-видимому, ошибочна, а основанные на ней методы измерения некорректны. [c.180]

Сравнение рис. 4.15 и 4.16 позволяет предположить, что концентрация дисперсной среды вблизи радиометра была низкой. В соответствии с этим при расчете профиля температуры можно использовать систему [c.182]

В данном издании дальнейшее развитие получил подход к изучению дисперсных проточных систем с единых позиций во всем диапазоне изменения концентраций дисперсной среды. [c.3]

Тогда избыток дисперсной среды в объеме в на- [c.34]

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]

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]

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]

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]

В экспериментальных работах, как правило, не определялась степень черноты использованных частиц. Так как поверхностные свойства, к которым относится и степень черноты, легко изменяются, в частности вследствие загрязнений, результаты измерений для одного и того же материала у разных исследователей оказались различными. В связи с этим интересны экспериментальные исследования, методика которых позволяет измерять степень черноты как ожижаемых частиц, так и поверхности слоя [139, 152]. Сравнение полученных по этой методике значений есл, соответствующих измеренным одновременно величинам вр, с расчетной кривой Бел (ер) приведено на рис. 4.12. Все экспериментальные точки расположены ниже кривой есл(ер), что свидетельствует об определенной систематической ошибке. Чтобы выяснить ее причину, разберем, как измерялась величина ер. Сущность фотометрической методики определения степени черноты состоит в следующем. В высокотемпературный псведоожиженный слой погружается визирная трубка. Снаружи ее прозрачного окошка закреплена миниатюрная модель а. ч. тела. Через некоторое время после погружения в дисперсную среду модель нагревается до температуры окружающего слоя. Затем через визирное окно фотографируются модель а. ч. тела и прилегающая к ней часть дисперсной системы. Измерив оптическую плотность изображений среды и модели а. ч. тела, по отношению их яркостей можно вычислить степень черноты окружения модели а. ч. тела. [c.174]

Чтобы воспользоваться выражением (4.46), нужно знать функцию еэ(7 ст/ Тел, бел). Для ее расчета вернемся к результатам, полученным в подпараграфе 4.4.4. Применительно к условиям теплообмена неизотермиче-ского псевдоожиженного слоя с погруженной поверхностью плоский слой дисперсной среды соответствует неизотермичной зоне между-поверхностью теплообмена и ядром слоя. В эквивалентной этому слою модели стопы (см. рис. 4.7, а) О и N+1 ограничивающие поверхности представляют собой стенку теплообменника и ядро слоя с температурами Т ст и Тел- При фиксированной толщине неизотермичной зоны (число Л ), заданных степени черноты частиц и средней порозности слоя характеристики элементарного слоя стопы по-прежнему определяются формулами и уравнениями, приведенными в подпараграфе 4.4.2. Решение системы уравнений (4.38) позволяет найти возможное стационарное распределение температуры и величину лучистого потока по формуле (4.41). С помощью этого соотношения можно получить в явном виде функцию Еэ Тст, 7 сл, бел). Действительно, потоку, испускаемому псевдоожиженным слоем, соот- [c.176]

Антонишин Н. В. и др. Модель нестационарной теплопроводности в дисперсной среде.— В кн. Исследование тепло- и массообмена в технологических процессах и аппаратах. Мн., 1966, с. 12—18. [c.197]

Дисперсными будем считать гетерогенные системы, состоящие из псевдосплошной дисперсионной среды (компонентов, фаз) и дискретной дисперсной среды (компонентов, фаз), отделенных друг от друга развитой поверхностью раздела. Компоненты—химически индивидуальные вещества, а фазы — однородные части системы, находящиеся в различном агрегатном состоянии. Подчеркнем, что дисперсионная среда — псевдо-сплошная вследствие макроразрывов ее непрерывности дисперсными частицами, а дисперсная среда — макро-дискретная (dis retus — разделенный, прерывистый). [c.9]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...