Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Измерение эффективной теплопроводностиСодержание книги Поиск на нашем сайте
и температуропроводности
Эффективная температуропроводность характеризует тепловой режим псевдоожиженного слоя (например, выравнивание температур в реакторе кипящего слоя), её определение является актуальной задачей. К настоящему времени принято считать, что параметры „эффективная температуропроводность псевдоожиженного слоя“ a eff и „коэффициент диффузии“ (перемешивания) D практически тождественны: (3.1) где g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения, L – масштаб реактора кипящего слоя, м (обычно высота насыпного кипящего слоя Н0). Выражение (3.1) получено из известного для коэффициента турбулентной диффузии D т: (3.2) где ϕ ≈ 0,1 ‒ численный коэффициент; υт – средняя скорость турбулентных пульсаций, м/с; l т ‒ масштаб пульсаций (путь смешения) турбулентного вихря, м. Физическая модель теплообмена поверхности тела, погруженного в псевдоожиженный слой представлена на рис. 3.1: а ‒ реальная, б ‒ трансформированная картина обтекания поверхности. Пакет частиц (плотная фаза) из объёма кипящего слоя подходит к поверхности теплообмена и соприкасается с ней в течение некоторого времени τ, затем уходит в объём слоя, сменяясь газовым пузырём. Эта так называемая континуальная модель внешнего теплообмена была предложена Миклеем и Фейербенксом. Частота смены газовой и плотной фаз у поверхности тела определяется частотой собственных гравитационных колебаний f 0 кипящего слоя в целом. При этом считается, что основной вклад в теплообмен вносят пакеты частиц, теплообмен с газовым пузырём пренебрежимо мал. Рис. 3.1 – Схематическая физическая модель теплообмена тела, погружённого в псевдоожиженный слой
При прохождении пакета частиц малоинерционные преобразователи температуры, размещённые на поверхности теплообмена последовательно по вертикали, изменяют свою температуру синхронно с движением пакета. Пакет частиц границами своего контура „гонит“ температурную волну вдоль поверхности теплообмена. Вследствие этого температура поверхности θ w периодически изменяется по следующему закону: , (3.3) где θ w – среднее значение температуры поверхности, около которого происходят колебания, К; Т – период колебания, с; А – коэффициент. Для псевдоожиженных систем период колебаний обратно пропорционален частоте гравитационных колебаний слоя: Рис. 3.2 – Схема колебаний слоя а) тепловая модель для температурных волн в полупространстве; б) тепловая модель для температурных волн в стержне
Учитывая малый вклад в теплообмен газового пузыря, будем рассматривать только теплообмен поверхности с пакетом частиц. Используем тепловую модель для температурных волн в стержне (рис. 3.2, б) или полупространстве (рис. 3.2, а) в регулярном режиме третьего рода. При этом роль стержня будет играть пакет частиц с эффективными значениями тепло- и температуропроводности. Принято, что движется не пакет частиц (пакет „заморожен“), а температурная волна, которая движется вдоль оси Х, изменяя при этом амплитуду и фазу. Температура θw как функция Х и τ на расстоянии Х от О′ОО″ должна иметь вид (3.5) , (3.6) где ϑ – амплитуда пульсаций температуры в точке с координатой Х, К. Функция ϑ должна удовлетворять, во-первых, уравнению теплопроводности Фурье: (3.7) во-вторых, на поверхности О′ОО″ (т.е. при Х = 0) в любой момент времени ‒ условию: (3.8) . (3.9) Здесь множитель характеризует степень затухания температурной волны. В действительности для псевдоожиженного слоя такое затухание отсутствует, поэтому =1; амплитуда пульсаций температуры ϑ есть величина постоянная и определяется величиной коэффициента А — ϑ = const =A, следовательно = 1. (3.10) Из соотношения (10) получаем уравнение для коэффициента эффективной температуропроводности пакета частиц: (3.11) Расстояние обозначено Х между двумя точками l, значение τ для кипящего слоя выражается через скорость движения пакета частиц : , (3.12) скорость движения пакетов вычисляется по формуле: . (3.13) Подставив (13), (12) в (11), с учётом (4) выходит: . (3.14) С учётом известной формулы для частоты гравитационных колебаний: (3.15) получается окончательная расчётная формула для эффективной температуропроводности пакета частиц: . (3.16) Эффективная температуропроводность псевдоожиженного слоя определяется объёмной долей пакетов частиц, характеризуемой порозностью слоя ε: (3.17) Обычно в начале процесса псевдоожижения ε ≈ 0, 4: , (3.18) А в режиме развитого псевдоожижения ε ≈ 0,5-0,6: (3.19) Проанализировав уравнения (3.1), (3.17), (3.19), был сделан вывод, что коэффициент температуропроводности слоя практически тождествен коэффициенту перемешивания. Формулы (3.11), (3.17) могут быть положены в основу метода измерений эффективной температуропроводности кипящего слоя: (3.20) Для реализации метода достаточно иметь два малоинерционных термопреобразователя, размещённых на заданном базовом расстоянии, и преобразователь порозности (обычно ёмкостной датчик). Принципиальная схема измерений приведена в работе [6]. Конструкция первичного преобразователя является определяющей при реализации метода и должна удовлетворять следующим основным требованиям: ‒ термопреобразователи должны иметь постоянную времени не более 3-10 с и размеры, не превышающие размера пакетов частиц, но не менее десяти диаметров одиночной частицы. Для наименьшего искажения гидродинамики процесса они должны выполняться в планарном виде на изолирующей подложке с низкой теплопроводностью (керамика, металл и др.) и располагаться на массивном теле (зонде) с высокой теплопроводностью, имеющем температуру, существенно отличающуюся от температуры ядра кипящего слоя; ‒ преобразователь порозности должен быть планарного типа (оптимально-ёмкостной) и занимать ту же область, что и термопреобразователи. Апробация метода была осуществлена в лаборатории кафедры теплофизики СПбГУ ИТМО на базе устройства для измерения скорости движения частиц дисперсного потока. В результате экспериментальных исследований получены значения эффективной температуропроводности кипящего слоя из кварцевого песка с диаметром частиц 7 ⋅10 −4 м в аппарате сечением 0,2×0,2 м. Полученные значения коэффициента теплоотдачи а для разных режимов псевдоожижения находятся в пределах 0,005-0,04 м2/с. Применение тепловых методов измерения в системах с псевдоожиженным слоем представляется перспективным с точки зрения анализа не только теплофизических, но и структурно-гидродинамических параметров процессов кипящего слоя.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-27; просмотров: 66; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 98.80.143.34 (0.008 с.) |