Продольного перемешивания

10.2. Для определения влияния любого размерного фактора на коэффициент теплоотдачи необходимо выразить все безразмерные числа через входящие в них размерные величины и получить зависимость а от всех размерных величин в явном виде. Но скорость входит только в одно безразмерное число Re, поэтому степень ее влияния на <х равна степени влияния Re на Nu. Для продольного обтекания пластины а — ои2,'5 — при ламинарном течении в пограничном слое и <х~Шж'8 — при турбулентном.

В этом параграфе мы рассмотрим несколько типовых случаев теплообмена между твердой стенкой и движущейся жидкостью, имея в виду как капельные жидкости, так и газы; рассмотрены будут случаи движения вынужденного и свободного. Мы ограничимся наиболее важными в теплотехнике случаями продольного обтекания труб, при котором жидкость движется параллельно трубам, внутри них или между ними, и поперечного обтекания пучка труб, когда газ движется в направлении, перпендикулярном трубам. При этом будем рассматривать лишь турбулентное движение жидкости. Кроме того, мы остановимся на теплоотдаче при изменении агрегатного состояния.

При ф < 30° теплоотдача при обтекании пучков труб определяется по зависимостям для продольного обтекания или по формуле

Для расчета числа Нуссельта Nu/ в случае продольного обтекания пучков стержней инертными теплоносителями использовалась следующая зависимость [3.9,3.10]:

Сопротивление ребристых водяных экономайзеров определяется в предположении продольного обтекания рёбер потоком.

Коэффициенты теплоотдачи от одного отдельно стоящего и от нижнего калориметра в сборке хорошо совпадают с расчетом по формуле для продольного обтекания пластины длиной ;, равной длине калориметра (/ = 0,1м):

скорости ыср — средняя скорость в каналах пучка на участке продольного обтекания;

Д. Кох [4-37] численно решил задачу ламинарной пленочной конденсации при р=0, т. е. для случая продольного обтекания паром плоской пластины. Учитывались как конвективный теплообмен в пленке, так и силы инерции. Прочие условия соответствовали ранее рассмотренной задаче. Расчеты проведены для значений (ржм.ж/рпИ.п)0'5, равных 10, 100 и 500; значения Ргш составляли 0,003; 0,008; 0,03; 1; 10; 100; соответственно интервал изменения комплекса КРгж был достаточна велик.

5) Соленые отсеки котлов со ступенчатым испарением рекомендуется выполнять по схеме продольного обтекания им паровым потоком с минимальной возможной скоростью и на максимальной возможной

потоков 1—г- для продольного обтекания и тга — для поперечного, где т — 114

С. С. Кутателадзе и А. И. Леонтьев [Л. 3-41, 3-42] построили теорию расчета характеристик турбулентного пограничного слоя на так называемых предельных законах сопротивления и теплообмена турбулентного пограничного слоя, которые имеют место в процессах с исчезающе малой динамической вязкостью, т. е. при Re -*• оо. Для случая продольного обтекания проницаемой пластины неизотермическим потоком предельный закон сопротивления имеет вид:

Коэффициент продольного перемешивания выражен здесь в виде функции от N, порозности насадки тнас и эквивалентного диаметра ее элементов DHac на основе соображений, что N определяет интенсивность потока псевдоожижающего агента, а тнас и Днас характеризуют свойства промежутков между элементами насадки, а отсюда и влияние рода насадки.

При этом угловой коэффициент определяется, как обычно. Что касается температуры поверхности псевдоожиженного слоя Тz, то она может быть принята равной температуре в ядре слоя благодаря высокой интенсивности продольного перемешивания твердой фазы в развитом псевдоожиженном слое. Работа при развитом псевдоожижении здесь наиболее целесообразна для того, чтобы избежать порчи материала от локального перегрева. При этом абсолютная величина скорости фильтрации, как правило, будет очень невелика, так как подобный способ высокотемпературного нагрева слоя выгодно применять лишь для тонкодисперсных порошков, к которым в обычных псевдоожиженных системах из-за уноса не удается подвести достаточно тепла спсев-' доожижающим газом или сжигая в слое топливо.

172. Кавецкий Г. Д., Пла невский А. Н., А к о <п я н Л. А., Об учете продольного перемешивания газа и твердого зернистого материала в колонне с насадкой, «Химическая промышленность», 1963, № 6.

305. Т а м а р и н А. И., Мац И. 3., Исследование интенсивности продольного перемешивания твердой фазы в псевдоожиженном слое большой высоты, сб. «Исследование тепло- и массообмена в технологических процессах и аппаратах», изд-во «Наука и техника», Минск, 1966.

5-3. Влияние перемешивания среды и материала на процессы, проводимые в псевдоожиженном слое .... 213 5-4. Способы уменьшения продольного перемешивания . . 219

Все же приходится констатировать, что фильтрационное перемешивание изучено недостаточно. В частности, необходимы уточнение числовых значений коэффициента пропорциональности (обратного диффузионному критерию Пекле) и исследование изотропности перемешивания. Данные Резерфорда и Амундсена [Л. 703], а также Эбаха я Уайта {Л. 821]нетюдтверждают изотропности перемешивания, а указывают, что интенсивность продольного перемешивания бывает выше, чем поперечного. Однако в плотном слое 'вряд ли происходит обратное движение объемов среды. По-видимому, явление, называемое продольным перемешиванием, связано здесь с 'неравномерностью распределения скоростей потока по сечению слоя. Подобная неравномерность, как показано в гл. 5 на примере теплообмена, приводит к снижению средней разности потенцила переноса в слое, т. е. к эффекту, аналогичному тому, который наблюдался бы при обычно подразумеваемом равномерном распределении потока среды и интенсивном продольном перемешивании.

Кэйрнс и Праузниц [Л. 1104] исследовали продольное перемешивание воды в псевдоожиженных слоях шариков: стеклянных (d = 3,2 мм) и свинцовых (d=\,3 и 3,0 мм) в трубах диаметром -0 = 50 и 100 мм на осевом расстоянии в пять диаметров слоя от места ввода трассирующего электролита — раствора нитрата натрия. Электролит вводился одновременно в 156 точках сечения и уже на осевом расстоянии в пять диаметров частиц неравномерность профиля .концентрации электролита не превышала 9% при 'непрерывной его подаче. С помощью обводной линии и скоростного соленоидного переключающего клапана было можно внезапно прекращать поступление электролита. Получены радиальные профили электрической проводимости с помощью малых зондов диаметром 3 мм, позволявших измерять электропроводность объемов порядка 1 мм3. Концентрация электролита принималась пропорциональной электропроводности. На интенсивность продольного перемешивания сильно влияет порозность слоя, и максимальное перемешивание наблюдалось при m — 0,7. Коэффициенты эффективной продольной турбулентной диффузии зависели прямо от объемного веса частиц и от соотношения диаметров слоя и частиц DT/d. Коэффициент трубулентной диффузии является фунцией произведения характеристической длины на характеристическую скорость, и неравномерный профиль скоростей фильтрации приводит к леравномерно-

И. И. Иоффе и А. Ф. Григоров [Л. 893] провели измерения обратного (продольного) перемешивания трассера (углекислоты) в псевдоожиженных слоях пористого (силикагель) и непористого (песок) материалов, (табл. 5-2).

Еще Джилиленд и Мэзон >[Л. 308] и Ребу [Л. 511] нашли аналитическое выражение для времени пребывания газа в псевдоожиженном слое в предельном случае полного продольного перемешивания газа.

без всякого продольного перемешивания — каждый элементарный объем среды находился бы в слое одинаковое время

исевдоожиженных слоях, т. е. больших Я/?)т, продольное перемешивание газа уменьшается. Тенденция к ослаблению продольного перемешивания при прочих равных условиях усиливается с увеличением размера частиц [Л. 988].