Методы изучения процессов тепло- и массопереноса. Теплообмен излучением. Излучение и поглощение реальных тел, страница 32

Жидкие  металлы  отличаются  от  других  жидкостей  и  от  га-зов  тем,  что  их  температуропроводность  значительно  больше  их  кинематической   вязкости,  поэтому  у  них  число  Pr<< 1.  А  она  иг-рает  существенную  роль  как  в  пограничном  слое,  так  и  в  турбу-лентном  ядре  потока.  Из-за  этого  меняется  структура  уравнений  подобия.  Так  при  вынужденном  движении   в  каналах  Nu = a + Pe c, а, как   известно,    Pe = Re×Pr.  Температуропроводность  металлов  в  основном  определяется  их  теплопроводностью,  которая  сильно  за-висит  от  содержания  примесей,  особенно  при  малых  концентра-циях.  Поэтому  практические  расчеты  теплообмена  с  жидкими  ме-таллами  не  очень  надежны.

КОНВЕКТИВНЫЙ  ТЕПЛООБМЕН  В  ДИСПЕРСНЫХ  СРЕДАХ

Разновидность  дисперсных  систем  довольно  велика – от  плотно  упакованных  неподвижных  слоев  до  слабозапыленных  по-токов  с  объмной  концентрацией  твердых  частиц  менее  3,5×10—4.

Наиболее часто  в  технике  используют  подвижные и  неподвижные,  продуваемые  и  непродуваемые  плотные  слои,  псевдоожиженные   (кипящие)  слои  и  газовзвеси.

В  плотно  упакованных  слоях  осуществляют  термическую  и  химикотермическую  обработку  материала  слоя,  плотную  упаковку  используют  для  аккумуляции  тепла,  для  интенсификации  теплооб-мена.

В  подвижном  продуваемом  плотном  слое  направление   дви-жения  среды  и  твердых  частиц  может  быть  прямоточным,  проти-воточным  и  перекрестным.  Чаще  всего  применяют  противоточную  схему,  как  более  эффективную  с  точки  зрения  тепло-  и  массооб-мена.

Различают  действительную  и  условную  скорости  движения  среды.  Первая  определяется  отношением   объемного  расхода  сре-ды  к  площади  поперечного  сечения  пустот  между  частицами (кус-ками,  изделиями):  wд = Vр /wп .

Условная  же  скорость  определяется  отношением  объемного  расхода   среды  к  площади  поперечного  сечения  канала,  емкости,  в  которых  обрабатывается  материал:  wу = Vр /wк .

Эти  скорости  взаимосвязаны  через  порозность  слоя:

¦ = (Vп /Vс ) = (wп Hс /wк Hс ) = wу /wд .

Здесь   Vп ,Vс – объемы,  соответственно  пор  и  всего  слоя;

Н с -  высота  слоя.

Расчетные  уравнения  для  определения  коэффициента  тепло-отдачи  обычно,  как  при  вынужденном  движении,  имеют  вид  Nu = = j (Re, Pr ).  У  воздуха  и  продуктов  горения  топлива  число  Пран-дтля  различается  незначительно,  мало  меняется  с  температурой  и  поэтому  можно  использовать  простую  зависимость  Nu = C Re n.  Число  Re  в  этих  уравнениях  подсчитывается  по  действительной,  а  иногда  и  по  условной  скорости.  За  определяющий  размер  принимают  характерный  размер  кусков,  изделий.

Известно,  что  при  загрузке  сыпучих  материалов  сверху   об-разуется  конус,  в  центре  которого  остаются  мелкие  куски  а  круп-ные  скатываются  к  приферии.  Порозность  такого  слоя  неодинакова  по  поперечному  сечению,  следовательно,  неодинаков  и  теплообмен.

В  слое,  перемещающемся  сверху  вниз  под  действием  собст-венной  тяжести (в  шахтных  плавильных  и  обжиговых  печах) ,  происходит  периодическое  нарушение  равновесия  действующих  сил,  поэтому  материал  перемещается  толчками.  При  этом  перидически  меняется  порозность,  из-за  чего  возникает  пульсация  скорости и,  соответственно,  теплоотдачи.

Производительность установок  для  обработки  материалов  в  слое  определяется  расходом  среды  через  слой.  А  этот  расход  ограничивается  гидродинамической  устойчивостью  слоя – при  дос-тижнии  определенной   скорости  среды  расстояние  между  частица-ми  слоя  начинает  расти,  порозность  слоя  увеличивается   до  0,6-0,7,  частицы  начинают  витать  в  потоке  среды.  Такую   скорость  называют  первой  критической,  а  слой – кипящим  или  псевдоожи-женным.  При  достижении  второй  критической  скорости  кипящий  слой  переходит  во  взвешенный,  частицы  твердого  материала  пере-мещаются  вместе  со  средой.