ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Перенос теплоты в объеме слоя из "Расчеты аппаратов кипящего слоя" Перенос теплоты в КС связан с перемещением частиц. Нагревшиеся частицы, перемешиваясь в слое, переносят теплоту в соседние участки. Газ тоже перемешивается в слое и переносит теплоту, но его объемная теплоемкость много меньше, чем у частиц, и вклад в теплоперенос незначителен. [c.94] Получаемые различными авторами значения коэффициентов переноса нередко различаются более чем на порядок. Причина здесь, в основном, в неустойчивости и сложности гидродинамики КС. [c.95] На рис. 2.1 представлены кривые изменения температуры в трех точках горизонтального сечения, расположенного в средней (по высоте) части КС после загрузки в верхнюю зону порции нагретых частиц. Несмотря на малое сечение слоя (0,14X0,14 м), температуры в разных точках различались. При повторении эксперимента кривые никогда точно не воспроизводились. Обрабатывая результаты экспериментов, большинство авторов определяют коэффициенты теплопроводности, температуропроводности и диффузии частиц, характеризующие диффузионную модель распространения теплоты или массы. Диффузионная модель позволяет рассчитать потоки теплоты и массы, но она применима в том случае, когда масштабы контуров циркуляции много меньше размеров аппарата. В КС контуры циркуляции имеют масштаб, сравнимый с размером слоя. Несоответствие модели, принятой при обработке экспериментов, реальному процессу — одна из основных причин расхождения экспериментальных данных разных авторов. Более сложные модели пока не доведены до количественных расчетов, причем число эмпирических констант в таких моделях больше, чем в диффузионной, и методика расчета много сложнее. [c.95] Для оценочных расчетов можно воспользоваться диффузионной моделью и приближенными значениями эмпирических коэффициентов переноса. [c.95] Поскольку перенос теплоты в КС осуществляется за счет перемешивания частиц, коэффициент температуропроводности а м /с численно равен коэффициенту диффузии О м /с частиц. [c.95] Интенсивность переноса частиц (и теплоты) в вертикальном направлении примерно на порядок больше, чем в горизонтальном. [c.95] Здесь Пп — расход газа с пузырями через единичную площадь слоя. [c.96] При Якр =1 м и — гюкр == 0,1 1 м/с время полного смешения частиц по высоте будет составлять 2—40 с, что обычно пренебрежимо мало по сравнению со средним временем пребывания частиц в слое. Поэтому практически можно полагать, что в течение всего времени пребывания в слое частицы находятся в состоянии идеального перемешивания по высоте. Температуру частиц по высоте слоя также можно считать одинаковой, учитывая, в случае необходимости, неравномерность температур только в горизонтальном направлении. [c.96] В слое, загроможденном трубными пучками или другой насадкой, интенсивность перемешивания частиц снижается и коэффициенты диффузии в горизонтальном и вертикальном направлениях становятся примерно одинаковыми. Реальный процесс в этом случае приближается к диффузионной модели, так как масштабы контуров циркуляции ограничиваются размерами свободного пространства между элементами насадки. [c.96] Наибольший практический интерес представляет случай, когда насадка выполнена из труб. При равномерном размещении пучка труб по всему объему слоя с шагом 5= 2- 4)3 оценку коэффициента диффузии можно также проводить по формуле (2.1), взяв за определяющий размер Ь расстояние между соседними трубами. [c.96] При неравномерном размещении пучка труб в слое могут возникнуть мощные циркуляционные потоки, и коэффициенты переноса при этом возрастают до значений, достигаемых в свободном слое. [c.96] Пример 2.1 [4]. Оценить неизотермичность в аппарате с КС реагирующих частиц. Длина аппарата / = 7 м, высота слоя Я = 1 м, масса частиц в слое Л1 == 50 т, температура в слое == 800°С, температура загружаемого продукта и газа, идущего на ожижение, = 20 °С. [c.96] Здесь u —скорость движения материала вдоль аппарата с, р — теплоемкость и плотность слоя в аппарате Яг — эффективный коэффициент теплопроводности слоя в горизонтальном направлении Сс, Рс — теплоемкость и плотность газа (псевдоожижающей среды) w—скорость газа в аппарате в расчете на свободное сечение (скорость псевдоожижения) q — мощность тепловыделения в единице объема слоя (принимается q = onst). [c.97] Для условий рассматриваемой задачи среднее время пребывания продукта в аппарате составляет t = M/G = 50-10 1,16 = 43,2-10 с, а скорость движения материала v 1/х — 7/43,2-10 = 0,162-10 м/с. [c.97] Разность температур на концах аппарата At = t l) —i(0) = (i — о)Ре/2== (800 — 20) 22,7 -10-3/2 = 9 ° . [c.97] Полученная величина близка к экспериментальным значениям для обжиговых печей. [c.97] Вернуться к основной статье