Пористая стенка

В некоторых аппаратах рабочие элементы выполнены в виде тканевых, волокнистых или других рукавов, насыпных или цементированных, но пористых стенок (катализаторные корзинки реакторов, различные другие контактные или фильтрующие аппараты), и расположены по бокам или радиально (рис. 7). Протекание жидкости или газа через пористые рукава или стенки также не всегда происходит равномерно в продольном направлении. [c.6]

St,i. = <. 1 Go - критерий теплообмена Стантона на входе в пористую стенку. [c.5]

Разберем правомерность условий (3.11) отдельно для обоих вариантов поперечной и продольной подачи газа. При движении охладителя по нормали к пористой стенке одновременное применение двух соотношений (3.11) эквивалентно использованию наряду с имеющим физический смысл выражением (3.9) второго условия, которое удобно представить в виде [c.50]

ТЕМПЕРАТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ ОХЛАЖДАЕМОЙ ПОРИСТОЙ СТЕНКИ С ВНЕШНИМ НАГРЕВОМ [c.52]

Исследуем, как влияет граничное условие (3.12) на распределение температуры внутри пористой стенки. Для этого рассмотрим наиболее простой случай подачи газа по нормали к ней (3.9), когда даже при сложном радиационно-конвективном нагреве стенки приращение температуры охладителя до выхода из нее определяется из уравнения теплового баланса на внепшей поверхности [c.52]

Рис. 3.3. Влияние параметра В иа характер распределения температуры в пористой стенке в режиме локального теплового равновесия Т = t (А

На рис. 3.11 штриховыми кривыми 1-4 изображены для сравнения также значения St°, рассчитанные по формуле (3.23) для системы охлаждения пористой стенки с внешним нагревом. Из сравнения кривых 1—4 и Г—4 следует, что способ нагрева пористого элемента (q или q ) оказывает определенное влияние на величину St°, но различие между этими вариантами незначительно. [c.59]

ХИМИЧЕСКИ РЕАГИРУЮЩЕГО ОХЛАДИТЕЛЯ В ПОРИСТОЙ СТЕНКЕ [c.63]

До подхода к пористой стенке имеются + I составляющие. Это исходное вещество Aq и продукты его диссоциации (А/, / = О, 1, 2, Vi). [c.64]

Во внешнем пограничном слое содержатся + 1) компонент. Они включают исходный охладитель, продукты его разложения и другие составляющие, которые могут или не могут диффундировать внутрь пористой стенки. [c.64]

Система уравнений (3.45). ..(3.53) после приведения к удобному для численных расчетов виду решалась совместно с уравнениями пограничного слоя. На рис. 3.15, 3.16 приведены температура матрицы и состав охладителя, пропускаемого сквозь пористую стенку. [c.65]

Рис. 3.1S. Влияние константы реакции на распределение температуры аммиака при течении его сквозь пористую стенку

На рис. 3.16 приведены типичные профили мольных долей NH3,N2, Н2, О2 в потоке внутри матрицы. Часть аммиака разлагается еще до подхода к пористой стенке. Наличие кислорода внутри матрицы обусловлено диффузией его из внешнего пограничного слоя. Горение продуктов разложения охладителя в богатом кислородом внешнем пограничном слое приводит к дополнительному существенному увеличению расхода охладителя для компенсации вызываемого горением увеличения теплового потока. [c.66]

Учитывая отмеченное выше, представляет интерес рассмотреть упрощенный способ оценки влияния химической реакции в потоке охладителя на температурное поле пористой стенки. Суть упрощения состоит в линеаризации слагаемого ехр(- /ЛТ), учитывающего тепловой эффект реакции в уравнении энергии [c.66]

НА ТЕМПЕРАТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОРИСТОЙ СТЕНКИ [c.67]

Из физических соображений следует, что, например,при внешнем нагреве пористой стенки дополнительный перенос теплоты теплопроводностью через охладитель вызывает следующие эффекты [c.68]

Интегрирование (3.62)—(3,66) дает выражение для расчета гидродинамической (внутренней) характеристики пористой стенки [c.70]

На рис. 3.18 изображены рассчитанные таким способом тепловые характеристики 1—3. Постоянные величины выбраны теми же, что и при расчете гидродинамических характеристик. Независимым параметром является разность квадратов давлений на поверхностях стенки. Все эти характеристики неоднозначны — некоторому тепловому потоку могут соответствовать два режима с различной температурой внешней поверхности. Неоднозначность характеристик обусловлена той же самой причиной, что и неоднозначность гидродинамических характеристик. С увеличением перепада давлений повышается значение температуры охладителя на выходе, соответствующее максимуму характеристик. Это объясняется снижением средней температуры газа внутри пористой стенки при увеличении расхода охладителя. [c.72]

Система охлаждения может быть устойчива и в рабочей точке d на уменьшающемся участке характеристики 1. Но для этого внешняя характеристика се должна уменьшаться (например, при конвективном обогреве пористой стенки высокотемпературным потоком газа с постоянной температурой, причем ее наклон в точке d по абсолютной величине должен быть больше наклона характеристики 1. В этом случае достигаются более высокие значения температуры внешней поверхности стенки. [c.72]

Регулирование расхода охладителя путем профилирования толщины пористой стенки при однородной проницаемости ее структуры довольно затруднительно. Обнаружена возможность такой физической ситуации, что не для всякого произвольного закона распределения плотности теп- [c.76]

ЖИДКОСТНОЕ ИСПАРИТЕЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ПОРИСТЫХ СТЕНОК [c.127]

На рис. 6.1 изображена модель этого процесса. Жидкостный охладитель с начальной температурой /о прокачивается с удельным массовым расходом G сквозь пористую стенку навстречу действующему на ее внешнюю поверхность тепловому потоку плотностью q. По мере движения в проницаемой структуре давление жидкости понижается, а ее температура возрастает. На некотором расстоянии L от входа охладитель достигает состояния насыщения, после чего происходит его постепенное [c.127]

Рис. 6.1. Физическая модель процесса испарительного охлаждения пористой стенки

Подробно исследованы теплообмен и гидравлическое сопротивление в теплообменных устройствах с пористыми элементами однофазное транспирационное газовое охлаждение пористой стенки в системах теплозащиты интенсификация теплообмена в каналах при размещении в них проницаемых вставок испарительное жидкостное охлаждение пористой стенки с внешним и объемным теплоподводом. [c.4]

Особенно эффективны для теплозащиты пористые стенки из тугоплавких металлов при испарительном охлаждении их жидким металлом, а также при пропитке или подаче через них сублимирующего состава. Применение щелочных металлов позволяет сочетать теплозащиту с одновременным вводом паров в рабочий поток в МГД-генераторах в качестве ионизирующейся присадки. Электродуговой испаритель, 1рубчатый проницаемый электрод которого охлаждается испаряющимся металлом, может быть использован для получения мелкодисперсного металлического порошка. [c.9]

Надежность работы системы транспирационного охлаждения существенно повышается при использовании многослойной стенки. Известно несколько вариантов многослойной пористой стенки. Расчеты показывают, что наиболее приемлемой является двухслойная стенка, внутренний конструкционный слой которой выполнен из теплопроводного материала малой пористости, высокой прочности, с большим гидравлическим сопротивлением. Наружный теплозащитный спой изготовлен из тугоплавкого материала низкой теплопроводности, высокой пористости и проницаемости. [c.10]

В криосорбционной панели вакуумного насоса двойную функцию фильтра и теплового экрана 1 выполняет пористая металлокерамическая стенка (рис. 1.13). Замкнутая полость между пористым экраном 1 и профилем 2, охлаждаемым протекающей по каналу 3 криогенной жидкостью, заполнена кристаллическим адсорбентом 4. Откачиваемый газ I проходит сквозь пористую стенку, в ней охлаждается и затем поглощается адсорбентом. Экран воспринимает падающий на него лучистый тепловой поток и переносимую откачивамым газом теплоту теплопроводностью передает охлаждаемому профилю. Таким образом, пористая стенка выполняет функцию тепловой защиты, препятствуя попаданию теплоты на адсорбент, и одновременно является фильтром, удерживающим мелкозернистый адсорбент от распыления по вакуумной системе. Это позволяет сделать конструкцию криосорбционного насоса высокотехнологичной и предельно компактной. [c.16]

Еще большая ошибка в последнем методе допускается, когда при расчете среднелогарифмической разности температур вместо температуры теплоносителя на входе в пористый материал используется его начальная температура. Вследствие резкого повышения температуры потока в очень тонком слое охладителя у входа в пористую структуру эта ошибка в действительности может иметь место даже тогда, когда измеряют температуру теплоносителя вблизи входа в пористую стенку. В результате теплоноситель получает теплоту до входа в образец, что приводит к значительному завышению объемного внутрипорового коэффициента теплоотдачи йу- При этом величина предварительного подогрева зависит от условий эксперимента, например, от расхода теплоносителя,и очень ре> ко - от толщины образца. Для тонких пористых пластин толщиной около 1 мм с объемным тепловьщелением предварительный подогрев может составить до 0,9 всего нагрева охладителя, быстро уменьшаясь с увеличением его расхода. Если учесть, что основная часть приведенных в табл. 2.4 результатов получена для образцов толщиной менее 5 мм, то можно ожидать, что именно этот эффект и является основной причиной зависимости объемного коэффициента внутрипорового теплообмена от толщины образца в тех случаях, когда его толщина 5 включена в явном виде в критериальное уравнение теплообмена. В то же время при использовании расчетно-экспериментального метода обработки данных для широкого диапазона толщин образцов в специально поставленных экспериментах не обнаружена зависимость коэффициента объемного тегшообмена от толщины образца [ 11] [c.42]

Транспирационное охлаждение конструкций, на которые воздействуют внешние тепловые конвективные или лучистые потоки, является одним из эффективных методов тепловой защиты. Основная идея этого способа состоит в том, что продавливаемый сквозь пористую стенку охладитель за счет интенсивного внутрипорового теплообмена поглощает теплоту, передаваемую теплопроводностью по каркасу от внешней нагреваемой поверхности (рис. 3.1). Широкое распространение получили также охлаждаемые таким образом проницаемые элементы с объемным тепловьщелением, которое может иметь различную физическую природу (см. рис. 1.2). Температурное состояние указанных систем исследовано в значительном количестве работ. Однако полученные результаты трудно сопоставимы вследствие значительного их произвола при выборе Лу, а [c.47]

Наиболее часто щ я расчета температурного состояния различных систем транспирационного охлаждения используется однотемпературная модель (модель локального теплового равновесия), в которой температуры каркаса Т и охладителя f в любой точке принимаются равными. Эта модель достаточно справедлива в случае умеренного нагрева тонкопористых структур с развитой внутрипоровой поверхностью. Она позволяет выявить наиболее существенные особенности процесса охлаждения пористой стенки. В соответствии с этой моделью температурное состояние системы (в наиболее простом варианте плоской стенки с постоянными физическими свойствами материала и охладителя) описывается следующим уравнением [c.48]

Часто в варианте подачи охладителя по нормали к внутренней поверхности используют условие ее адиабатичности при Z = О = о. dtjdZ = О, в результате чего пренебрегают условием подогрева охладителя до входа в проницаемую стенку. Однако подогрев газа до входа в пористую стенку в некоторых случаях может составить значительную долю от полного его нагрева. [c.49]

При продольном подводе охладителя для расчета охлаждения внутренней поверхности пористой стенки иногда применяли следующую пару граничных условий при Z = О Arfr/dZ =а. Т - to), f = q. В этом случае [c.49]

Для расчета транспирационного охлаждения независимо от характера подачи охладителя на внутренней поверхности пористой стенки используют два условия [c.50]

Го) идет не только на подогрев G (t - to) входящего в нее охладителя, но и на повышение средней температуры to (нагрев) а° (7 - to) всего продольного потока. Здесь а° -коэффициент теплоотдачи от пористой стенки к оставшемуся в канале потоку. Соотношение между этими отдельными составляющими меняется в зависимости от параметров потока и отсоса охладителя, ошибка допущения G (t - to) = a (T to) или a = воэрастает по мере уменьшения отсоса охладителя и становится особенно большой при G О, когда а о, где о — коэффициент теплоотдачи от непроницаемой стенки. В этом случае отношение a /G = (t - to)l Т to) может стать значительно больше единицы. Повышение средней температуры теплоносителя Го при его движении вдоль проницаемой поверхности приводит к снижению его эффективности и это обстоятельство необходимо учитывать. [c.51]

Таким образом, при продольном течении охладителя наряду с условием (3.10) для расчета транспирационного охлаждения на внутренней поверхности пористой стенки следует использовать соотношение (3.12), в котором — эффективный коэффициент теплоотдачи от проницае- [c.51]

С учетом изложенного выше в качестве граничных условий на внутренней поверхности пористой стенки в зависимости от способа подвода охладителя можно рекомендовать два условия (3.9) и (3.12) или (3.10) и (3.12) при изменении величины 81ц, (81, , < St ). Они применимы и для проницаемого элемента с объемным тепловьщелением. [c.55]

Рассмотрим транспирационное охлаждение потоком диссоциирующего охладителя. Охладитель с начальной температурой /о из резервуара подается по нормали к пористой стенке. По мере его движения до подхода к ней, внутри матрищэ и после нее во внешнем пограничном слое охладитель разлагается по схеме [c.64]

На рис. 3.17 представлены гвдродинамические характеристики 1-3 охлаждаемой пористой стенки. Плотность теплового потока является параметром. Вязкостный а = 1,17 10 м" и инерционный (3 = 7,15 X X 10 м коэффициенты сопротивления вычислены по соотношениям для тугоплавкого материала пористостью П = 0,5. При расчете принято б = 10 мм X = 10 Вт/(м К) Tq = 293 К Т = 773 К, G = = 0,614 кг/(м - с) Re = 0,01 (ро =86 10 Па Охладителем [c.70]

Устойчивость системы транспирационного охлаждения определяется типом пересечения гидродинамической характеристики пористой стенки (кривые 1-3) и прокачивающей характеристики. При постоянном перепаде давлений на стенке (прокачивающая характеристика — гортсзон-тальная прямая d(ро Pi)ldGgxt 0) система транспирационного охлаждения согласно условию (3.68) устойчива, если рабочая точка находится на правой, возрастающей ветви характеристик 1-3 (см. рис. 3.17). Уменьшение перепада давлений ниже предельного значения, соответствующего, например, точке а, приводит к разрушению пористой стенки. [c.71]

Тепловая характеристка. Важное значение при разработке системы транспирационного охлаждения имеет возможность расчета предельных значений тепловой нагрузки и температуры внешней поверхности при постоянном перепаде давлений на пористой стенке. Эту задачу можно решить с помощью тепловой характеристики системы, устанавливающей зависимость плотности воспринимаемого охладителем теплового потока от приращения его температуры 7 - То (или от температуры внешней поверхности) при постоянном перепаде давлений. [c.71]

На рис. 3.19 показано рассчитанное с помощью выражения (3.76) потенциальное поле в виде изобар р = onst и линий тока G/Gq для Лц, = 2 и трех значений относительного давления подачи охладителя Ро = 10, 2 и 1 . При большой величине ро (см. рис. 3.19, д) охладитель сквозь пористую стенку течет почти радиально, а массовый расход его слабо изменяется по внешней поверхности - решение близко к одномерному. Для промежуточного давления подачи на результаты оказывает существенное влияние изменение давления вдоль внешней поверхности - расход охладителя меняется на внутренней поверхности, а линии тока заметно отклоняются от лобовой точки (см. рис. 3.19, б). [c.74]

Основным способом оптимизации является изменение толщины пористой стенки и ее проницаемости - вбпизи лобовой точки толщина минимальна, а проницаемость - максимальна. Выбор оптимальных распределений толщины и проницаемости стенки обычно осуществляется методом последовательных приближений на основе решения всей замкнутой системы уравнений тепломассопереноса. На рис. 3.24 показан пример двухмерного распределения давления, массового расхода охладителя и температуры матрицы в такой стенке [ 29, 30]. Охладитель (вода) полностью испаряется на внешней поверхности, а ее температура равна температуре насыщения охладителя и изменяется в соответствии с заданным законом распределения внешнего давления. Наружная поверхность имеет форму полусферы, сопряженной с конусом, внутренняя — полусферы, сопряженной с цилиндром. Проницаемость матрицы уменьшается в направлении от лобовой точки по экспоненте. Для таких условий расход охладителя вблизи лобовой точки остается почти постоянным, ниже изобары 035 он монотонно падает. Увеличением толщины стенки с одновременным уменьшением ее проницаемости удается скомпенсировать резкое падение давления вдоль внешней поверхности. Оптимальное сочетание толщины и проницаемости стенки достигается только для фиксированных внешних условий. [c.76]

Вид нагрева Плотность внешнего теплового потока , Вт/м Уделы1ый массовый расход охладителя G, кг/ (м -С) Перепад давлений на стенке Р, -/>,,бар Форма и размеры пористой стенки d, L, мм Толщина пористой стенки 6, мм Стенка одно- слой- ная Стенка много- слой- ная Пористый материал Порис- тость Максимальная температура поверхности в устойчивом режиме, °С Автор, год [c.128]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...