Критические скорости определяются по соответствующим числам Рейнольдса:
Частицы внутри кипящего слоя перемещаются хаотически, с различными скоростями, интенсивно перемешиваясь под действим турбулентных пульсаций. При их соударениях разруша-ется пограничный слой, препятствующий переносу тепла, поэтому теплоотдача в кипящем слое в 20 – 30 раз больше, чем в плотом.
Высокий коэффициент теплоотдачи и большая поверхность частиц (1 см3 частиц диаметром 0,1 мм имеет площадь поверхности более 300 м2) обеспечивает интенсивный теплообмен между сре-дой и частицами, поэтому при установившемся режиме темпера-тура по всему объему слоя практически одинакова.
Источником тепла в установках кипящего слоя , в зависимо-сти от их назначения и температурного уровня, может быть как топливо, так и электроэнергия. Используют кипящий слой для нагрева или охлаждения зернистого материала, а также как про-межуточный теплоноситель при нагреве металлических изделий. Коэффициент теплоотдачи к поверхности нагреваемого изделия в этом случае увеличивается с ростом температуры слоя и плотнос-ти частиц, с уменьшением их размеров. Подбирая размеры и плотность частиц, можно в широких пределах регулировать интенсивность теплоотдачи. Частично его можно регулировать и расходом среды, но в каждом случае имеется некотороя опти-мальная скорость, соответствующая максимуму коэффициента теп-лоотдачи. Обьясняется это тем, что, с одной стороны, с увеличе-нием скорости среды ускоряется смена частиц у нагреваемой по-верхности, а, с другой стороны, уменьшается концентрация частиц в единице объема среды, то есть уменьшается энтальпия объема.
Взвешенный слой чаще всего организуют в виде факела, который вдувают в обрабатываемый материал. Движение частиц и среды может быть встречным, спутным и перекрестным. Коэффи-циент теплоотдачи определяется через число Нуссельта, как фун-кцию чисел Рейнольдса и Прандтля.
Неприятным следствием обработки материалов в слоях явля-ется вынос пыли, для улавливания которой необходимо сооруже-ние очистных устройств.
В промышленных установках процесс кипения осуществля-ется в сравнительно больших объемах и в трубах. В первом случае возможно лишь свободное движение, а во втором – и вынуж-денное, и свободное.
Начинается процесс кипения при перегреве жидкости отно-сительно ее температуры насыщения, сначала на поверхности теп-лообмена, у которой, как было сказано ранее, возникает гидродинамический и тепловой пограничные слои. При вынужден-ном движении в коротких каналах и большой плотности подводи-мого теплового потока процесс кипения все время может происходить только на поверхности теплообмена, то есть в основном жидкость будет недогретой, и образующиеся пузырьки пара, попадая в поток жидкости, будут конденсироваться. Если длина трубы достаточная, то вся жидкость может перейти в пар, а пар – даже перегреться. В непроточном объеме кипение начина-ется с пристенного слоя, но постепенно прогревается весь объем, и кипение может происходить и в объеме, где паровые пузырьки зарождаются на посторонних твердых частицах.
Кипение в большом объеме при свободной конвекции явля-ется наиболее простым, но оно важно с точки зрения некоторых общих закономерностей, которые в этом случае легче понять.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.