Распределение температур теплоносителей при трехфазном псевдоожижении

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 66. 096. 5
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ПРИ ТРЕХФАЗНОМ ПСЕВДООЖИЖЕНИИ
С. В. Боев, Ю. Н. Агапов, В.Г. Стогней
Разработана математическая модель распределения температур теплоносителей в трехфазном псевдоожиженном слое, установлено, что на характер изменения температуры воздуха и жидкости при их движении в кольцевом канале влияют теплофизические свойства газообразного и жидкого теплоносителей, скорость их движения, интенсивность межфазного теплообмена, высота слоя частиц и их геометрические размеры
Ключевые слова: псевдоожиженный слой, температурное поле, насадка
Перемещение мелкозернистого твердого материала, используемого в качестве высокоразвитой поверхности тепло- и массообмена (насадки) в аппарате для очистки воздуха от вредных примесей, обеспечивается направленным движением потоков газа и жидкости.
В рассматриваемом случае ожижающий газ подается в кольцевую камеру снизу, а нагреваемая жидкость перемещается от внутренней образующей
аппарата к наружной, т. е. от гвн к гн
Большое
значение в контактных теплообменниках имеет
I
распределение температур охлаждаемого (нагреваемого) газов и нагреваемой (охлаждаемой) жидкости, а также характер изменения температуры частиц (насадки) при их движении по контуру циркуляции [1]. Эти параметры определяют размеры аппарата, количество твердого мелкозернистого материала и эффективность работы аппарата. При разработке математической модели принята следующая схема тепломассообмена, рисунок.
Тк
Хк
Т
А н
нгз хнв
трехфазном центробежном слое
Уравнение теплового баланса для
элементарного объема ^ единичной ширины в случае нагревания жидкости воздухом имеет вид:
83 ж 83 г (1)
----= сгхг------• (!)
дг & amp-
где є - порозность псевдоожиженного слоя- Рж, Рг — плотность жидкости и газа
Схема тепломассообмена в В данном случае для определения
температурных полей теплоносителей
принимаются следующие допущения:
— температурный градиент внутри частиц отсутствует (Ы & lt- 0,1) —
— температуры частиц и пленки жидкости на ней одинаковы-
— температура частиц по высоте
Г ъ
(і -е)с
— е"сжхж
псевдоожиженного слоя не изменяется
?
— = 0 V dz
соответственно, кг/м3-
иж, иг — скорость
и газа
У
ее
— перемещение жидкости и изменение температуры происходит только по радиусу-
— пленка жидкости не влияет на диаметр частицы, равный dэ.
жидкости и газа
Боев Сергей Владимирович — ВГТУ, ассистент, тел. 8(4732)96−31−49
Агапов Юрий Николаевич — ВГТУ, д-р техн. наук, доцент, тел. 8(4732)43−76−62
Стогней Владимир Григорьевич — ВГТУ, канд. техн. наук, профессор, тел. 8(4732)52−53−54
жидкости
соответственно, м/с-
1ж, 1 г — энтальпия
соответственно, кДж/кг-
г, ъ — координаты, м.
Для отдельной твердой частицы с пленкой жидкости запишем:
51 ж, ч
б (ж — Тг. (2)
с V ¦
Ж ж

где ^ - объем, м3-
а — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К) — 0ж — температура жидкости, К-
Тг — температура ожижающего газа, К-
X- 2
1ч — площадь частицы, м.
Для установившегося режима движения:
= х"
5ф 5г
Запишем (3) с учетом того,
сждиж =dJж:
= х"
5ф 5г
Подставив (4) в (2) получим:
6f"
dr
с х V
Ж Ж Ж
(иж — Тг)¦
(3)
что
(4)
(5)
Выражение (1) с учетом (5) запишем в виде:
SJ г
где А1 =
А1 (ж — Тг)¦
6 (j — е) f, N, Нс 6 °F,
dz
(6)
сгхг V4
N чНс
где N4 — число частиц-
Нс — высота слоя, м-
Gr — расход газа, м3/с.
Запишем выражение для энтальпии газа:
dJ г = (V + Сх) ЭТг (7)
где Сх — условная теплоемкость, коэффициент, учитывающий влияние влагосодержания на энтальпию влажного воздуха, кДж/(кг-К).
В диапазоне интересующих нас температур воздуха (от 283 К до 303 К) коэффициент Сх принимаем равным согласно данным [2]. При расчете параметров воздуха при непосредственном контакте его с водой над поверхностью частиц формируется пограничный слой. В таких случаях необходимо знать параметры воздуха на линии насыщения, для чего нужно описать приближенным уравнением зависимость фв = const. Достаточно точно эту кривую в рабочем диапазоне значений для кондиционирования воздуха и процессов охлаждения воды в оборотных системах водоснабжения заменить ломаной линией, состоящей из нескольких отрезков прямых. Уравнения прямых имеют вид:
Bt
ф
(8)
энтальпия, температура и
где J, t ф, х ф
влагосодержание, соответствующее своим значениям на линии фв = const- А, В, С, D -численные коэффициенты, приведенные в таблице при Рб=1,013 МПа [2].
222
ф, Коэффи- Значения коэффициентов при температуре, °С
% циент 0−10 10−20 20- 30
А 8,6 1,4 24,4
90 В 1,88 2,6 3,85
С -9,66 -1,3 7,11
D 5,37 4,16 3,52
А 9,5 1,3 28,1
100 В 1,98 2,8 4,27
С -9,8 -1,27 7,15
D 5,08 3,97 3,4
Величина Сх с учетом (8) имеет следующие средние значения: в диапазоне температур воздуха от 5 до 20 °C Сх = 1,935- в диапазоне от 20 до 30 °C Сх = 2,11 кДж/(кг-К). Для более точного
определения надо использовать соотношение [2]
— А/
B — с
(9)
ф
Запишем (6) с учетом (7): dT
иж — Тг
= A1dz. (10)
Так как 0ж = const по высоте слоя, то
после интегрирования при z = 0 и Тв = Тнв и потенцирования (10) получим:
Тв = инж -(инж — Тнг) х
i
xexp
6Ftt
V
G гНс («г + Сх)
(11)
Выражение (1) запишем в виде:
сгхг
^ сжхж (1 — е) dz
или для высоты слоя Нс:
(12)
сгхг
(сг + Сх)
виде:
— / ч (г — Тнг)(13)
dr сжхж (- е) Нс
Запишем (13) с учетом SJж = сж5иж в
5иж Gг (сг + Сх), ч
— = ^ - (Тг — Тнг) ¦ (14)
Подставив в (14) выражение (11), получим: d^K Gг (сг + Сх).
(иж — Тнг) сжGж (нр — Гвн)
ґ Ґ \
1 — exp
6Ftt
Gг (сг + Сх)
dr.
Проинтегрировав (15) при
иж — инж, г — гвн и пропотенцировав, получим
распределение температуры жидкости по радиусу кольцевого канала:
иж — Тнг + (инж -Тнг) Х
Г ^ ^ Л
xexp
Gг ((+ Сх) сжGж (гир — Ч»)
(г — гвн) Х
1 — exp
6F
\
Gг (сг + Сх)
(16)
V V V ~г ч~г ¦ ~х/уу у Подставив в (11) выражение (16), получим распределение температуры ожижающего газа по радиусу кольцевого канала на выходе из слоя:
Тг — Тнг +(инж — Тнг) Х
Г ^ ^ Л
xexp
Gг (сг + Сх)
сжGж (гнр — гвн)
(г — гвн) Х
(
x
V V
1 — exp
6F
\
Gг (сг+ Сх)
x (17)
УУУ
1 — exp
V
6 °F,
V
Gг (сг + Сх)
У
Конечная температура жидкости
определяется из (16) при г = гнр и
z = Нс
xexp
икж = Тнг +(инж -Тнг): Gг (сг + Сх)
V сжG ж V
1 — exp
6F
V сгGг У У У
(18)
Средняя конечная температура воздуха определяется из теплового баланса без учета испарившейся жидкости
с, а (е -е)
Т — Т ж ж нж кж / (19)
(сг + Сх) G г
Аналогичным образом можно получить выражения для определения конечных температур жидкости и воздуха в случае охлаждения жидкости.
Конечная температура жидкости при этом будет определяться как:
Икж = Тнг +(инж -Тнг)х
г ~ / ~f i «ЛЛЛ
1 — exp
V '-ж ~ж V
Средняя конечная температура воздуха:
xexp
G (с + С)
г г х /
с G
Ж Ж
6F»
V сгGг УУУ
(20)
Т = Т
кг нг
сж^ (енж -0кж) (сг +Сх)г ¦
(21)
Анализ уравнений (16 — 21) показывает, что на характер изменения температуры воздуха и жидкости при их движении в кольцевом канале влияют теплофизические свойства газообразного и жидкого теплоносителей, скорость их движения, интенсивность межфазного теплообмена, высота слоя частиц и их геометрические размеры.
Литература
1. Агапов, Ю. Н. Распределение температур газов и промежуточного теплоносителя в регенеративном теплообменнике [Текст] / Ю. Н. Агапов // Теплообмен в энергетических установках и повышение эффективности их работы. сб. науч. тр., Воронеж. — 1989.- С. 51−56.
2. Богословский, В. Н. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение [Текст] / В. Н. Богословский, О. Я. Кокорин, Л. В. Петров. — М.: Стройиздат, 1985. — 367с.
Воронежский государственный технический университет
TEMPERATURE DISTRIBUTION OF HEAT-TRANSFER AGENTS AT THREE-PHASED
FLUIDIZATION
S.V. Boev, Y.N. Agapov, V.G. Stogney
The author worked out the mathematical model of heat-transfer agents'- temperature distribution at three-phased fluidized bed. It is specified that the nature of air and liquid temperature change during their flow in a ring channel depends on thermophysical properties of gas and liquid heat transfer agents, the speed of their flow, intensity of interphasic heat-transfer, altitude of particles'- layer and their geometrical dimensions
Key woMs: fluidized bed, temperature field, packed bed

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой