ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные задачи тепло- и массопереноса во взвешенном слое из "Сушка во взвешенном состоянии _1979" Развитие техники сушки различных материалов (сыпучих, пастообразных, растворов) во взвешенном состоянии требует расчетных уравнений, позволяющих определить длительность процесса и размеры сушильного аппарата. [c.60] Теоретически наиболее полно изучен процесс сушки твердых капиллярно-пористых тел — частный случай совместного тепломассообмена, протекающего одновременно и взаимосвязанно внутри высушиваемого влажного материала. Аналитическая теория переноса теплоты и массы внутри капиллярно-пористого материала, разработанная акад. АН БССР А. В. Лыковым и его школой [1], в настоящее время в значительной мере закончена. Следует отметить, что это относится к случаю, когда кинетические коэффициенты переноса можно считать постоянными. [c.60] Большей частью коэффициенты уравнений зависят от искомых функций (температуры, влагосодержания). Учет такой зависимости приводит к нелинейным уравнениям переноса, которые могут быть решены лишь численными методами. Кроме того, физическая модель процесса переноса, применяемая при выводе дифференциальных уравнений, позволяет однозначно определить вид безразмерных переменных, которые должны использоваться при обобщении соответствующих экспериментальных данных. [c.60] Важным моментом при практическом применении результатов теории является вопрос о задании граничных условий, сама же теория внутреннего переноса не позволяет найти их или оценить. Они должны быть заданы независимо при анализе конкретной задачи. Так, например, при конвективной сушке, как правило, используются условия третьего рода. Интенсивный обдув теплоносителем (при значении критерия Био В 20) обеспечивает предельный случай, когда условия третьего рода переходят в условия первого рода и потенциалы переноса в окружающей среде и на поверхности материала становятся практически равными. [c.60] НИИ полей потенциалов переноса и скоростей в среде, окружающей влажный материал. Теория конвективного тепло- и массообмена в настоящее время не столь разработана, как теория внутреннего переноса. Трудности здесь связаны с интегрированием системы уравнений конвективного переноса для трех пограничных слоев [2], в которых поля скоростей и потенциалов в общем случае не совпадают. В зависимости от гидродинамических условий обтекания пограничные слои могут быть частично турбулизованы, что в значительной степени усложняет и без того математически сложную задачу внешнего обмена. [c.61] Ввиду трудностей аналитического рассмотрения совместного переноса импульса, теплоты и массы в пленке теплоносителя вблизи влажной поверхности величины коэффициентов внешнего обмена в граничных условиях третьего рода в большинстве случаев определяются в настоящее время из экспериментально получаемых уравнений в обобщенных переменных. [c.61] Во взвешенном слое гидродинамическая обстановка около поверхности влажной частицы очень сложная. Обтекание отдельной частицы осложнено неопределенностью скоростей ее поступательного и вращательного движений в переменных полях скоростей и потенциалов переноса. Видимо, поэтому удовлетворительной теории процессов тепло- и массообмена, осуществляемых во взвешенном состоянии, пока нет. [c.61] Общность математических закономерностей переноса теплоты и массы позволяет в ряде случаев использовать полученные для теплообмена зависимости применительно к массообмену. Такой подход целесообразен еще и потому, что тепловые характеристики материалов значительно меньше изменяются в процессе сушки, чем массообменные, и для большинства материалов известны либо сравнительно просто определимы. [c.61] Вследствие интенсивного перемешивания твердых частиц их температура 0 (или концентрация влаги в них и) практически постоянна по всему объему псевдоожиженного слоя. Температура газа (концентрация влаги в нем х) быстро изменяется в так называемой активной зоне (высотой вблизи распределительной решетки и практически неизменна в остальной части слоя. [c.61] Следует иметь в виду, что измерение температур газа и частиц достаточно сложно. Температуру частиц оценивают косвенно по показаниям обнаженной термопары в псевдоожиженном слое (или при внезапном прекращении дутья приравнивают ее температуре газа на выходе из слоя при достаточной его высоте Я (Я Ла) либо вычисляют из теплового баланса. [c.61] Процесс переноса теплоты (влаги) складывается из следующих основных стадий [31 1) перенос в газовой фазе 2) перенос на границе газ—частица 3) перенос внутри частицы. [c.61] В процессах сушки во взвешенном слое высота слоя обычно значительно превышает высоту активной зоны Н к ), поэтому при удалении влаги с поверхности частиц задача всегда является балансовой, т. е. процесс определяется скоростью подвода теплоты к материалу. В пневмосушилках в этом случае лимитирующей стадией может быть перенос влаги и теплоты на границе частицы, т. е. имеет место внешняя задача. И, наконец, в случае пористых материалов, особенно при глубокой их сушке, процесс может проходить в условиях внутренней или сложной задач переноса. [c.62] Для расчета процессов тепло- и массообмена в условиях балансовой задачи вполне достаточно уравнений теплового и материального балансов (см. гл. VI). [c.62] В условиях внешней задачи переноса сопротивление переносу сосредоточено в пограничной пленке около твердой частицы. [c.62] Процессы межфазного тепло- и массообмена в псевдоожиженном слое протекают в условиях внешней задачи только в случае достаточно крупных частиц или высоких скоростей теплоносителя, когда Я ка, например при сушке кристаллических материалов. [c.62] В уравнениях (П.1) и (11.2) приняты следующие условные обозначения Q — расход теплоты т, с, р — соответственно скорость, теплоемкость и плотность газа 5 — площадь поперечного сечения аппарата 1 — температура газа а — коэффициент теплоотдачи 0 — температура материала Р — площадь поверхности, через которую происходит обмен теплотой (влагой) W — расход влаги х — влагосодержание газа Р — коэ ициент массообмена. [c.62] При наиболее плотной укладке сферических частиц, когда 8 = 0,259, NUk (NUд) = 21. [c.63] Рейнольдса Re (и при больших г) коэффициенты теплоотдачи к газо-взвеси выше, чем для одиночной закрепленной частицы, поскольку выше степень турбулизации пограничного слоя. В условиях стесненного движения и недостаточно развитой турбулентности а понижается [3]. [c.64] Эти формулы позволяют оценить лишь тенденции изменения а и Р и порядок этих величин. Значительное понижение значений коэффициентов тепло- и массообмена по сравнению сайр для одиночной закрепленной частицы может быть вызвано несколькими причинами. [c.64] В псевдоожиженном слое температура газа и материала выравниваются на небольшом расстоянии от газораспределительной решетки, и на выходе из слоя температурная разность между отходящим газом и материалом весьма мала. Неточность измерения этой разности приводит к значительной ошибке в определении средней движущей силы и, следовательно, коэффициентов теплообмена. Расчет же по среднеарифметическому значению, заведомо превышающему реально существующую движущую силу, приводит к заниженным значениям коэффициентов переноса. Кроме того, на величину движущей силы влияет продольное перемешивание сушильного агента, особенно поперечная неравномерность газового потока, имеющая большое значение в крупномасштабных аппаратах. [c.64] Вернуться к основной статье