камера, 2 – поверхность нагрева, 3 – зернистый материал

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

1 – камера, 2 – поверхность нагрева, 3 – зернистый материал

Рисунок 1.53 – Принципиальная схема теплообменника с кипящим

слоем и график изменения температур теплоносителей

Уравнение теплового баланса теплообменника с кипящим слоем записывается в виде:

.           (1.107)

    При установившемся режиме вторым членом правой части уравнения и потерями тепла в окружающую среду можно пренебречь, если принять, что унос дисперсного материала отсутствует ( ):

.                   (1.108)

    Это тепло может быть определено по уравнению теплопередачи:

.                                                    (1.109)

    Коэффициент теплопередачи в значительной мере зависит от суммарного коэффициента теплоотдачи  между стенкой и кипящим слоем, причем конвективная составляющая  возрастает с увеличением скорости движения частиц в кипящем слое, но только до определенного значения (рисунок 1.54).

На рисунке линия «г-д-е» характеризует коэффициент теплоотдачи чистого потока, «а-б» – коэффициент теплоотдачи к поверхности теплообмена в неподвижном слое, «б-в-д» – коэффициент теплоотдачи в псевдоожиженном слое.

    Более высокий коэффициент теплоотдачи в неподвижном слое по сравнению с чистым потоком связан с тем, что в слое скорость фильтрации газа больше скорости газового потока в чистом канале. Интенсификация теплообмена в псевдоожиженном слое обусловлена сложным колебательно-вращательным движением твердых частиц, высокой степенью турбулизации потока, разрушением пограничного слоя на поверхности теплообмена при столкновении частиц о поверхность.

    Кривая «б-в-д» имеет максимум при :

, Вт/м² К,                         (1.110)

где - насыпная плотность слоя, кг/м³;

     - теплопроводность газа, Вт/м К;

     - размер частиц, м.

    Оптимальное значение скорости потока, соответствующее , равно:

                                 (1.111)

    При скорости потока больше оптимальной возрастает порозность слоя ε, равная отношению объемов и пустот слоя. Это уменьшает объемную концентрацию частиц и, следовательно, уменьшает вероятность соударения частиц о поверхность нагрева. Как следствие, коэффициент теплоотдачи уменьшается (кривая «в-д»). При скорости газового потока больше скорости витания зернистый материал начинает выноситься из теплообменника и  снижается до интенсивности теплообмена чистого потока (точка «д»).

    Следует иметь в виду, что в кипящем слое имеет место сложный теплообмен:

,                             (1.112)

где - коэффициенты интенсивности кондуктивного и конвективного теплообмена;

- постоянный коэффициент.

  Значение  не велико и при расчете не учитывается. При малых значениях температур  также незначителен, однако доля его возрастает с увеличением температуры газового потока. Так, при температуре газа 900ºС  составляет 5% от  для частиц 100 мкм ( ), а при температуре газов 1500ºС возрастает до 15-25%.

    Оптимальная скорость газового потока, соответствующая  определяется:

    а) при ламинарном движении:

,                                          (1.113)

    б) при турбулентном движении:

,                               (1.114)

    где - критерий Архимеда.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности