химический каталог




Расчеты аппаратов кипящего слоя

Автор А.П.Баскаков, И.П.Мухленов, Б.С.Сажин, В.Ф.Фролов и др.

ность переноса частиц (и теплоты) в вертикальном направлении примерно на порядок больше, чем в горизонтальном.

В соответствии с анализом размерностей время тт полного смешения должно быть пропорционально отношению высоты Н слоя к скорости иц циркуляционного движения частиц, занимающих определенную долю f объема поднимающихся пузырей:

Сц = fua (2.2)

Здесь иа — расход газа с пузырями через единичную площадь слоя.

Тогда тт ~ H/{fun). С учетом эмпирических данных рекомендуется [2, с. 23] следующая зависимость для оценки времени полного перемешивания:

тт« ЯкР/(2,б/и„) (2.3)

где Якр — высота слоя на пределе ожижения.

Согласно двухфазной модели, весь газ, сверх необходимого для начала ожижения, проходит через слой в виде пузырей, т. е. ип = = w — wKp. По данным [3], доля объема пузырей, занятая плотной фазой, при увеличении d от 60 до 600 мкм уменьшается от 0,6 до 0,2 для стеклянных шариков и от 0,16 до 0,12 для песка.

При #Кр =1 м и w — wKP — 0,1-т-1 м/с время полного смешения частиц по высоте будет составлять 2—40 с, что обычно пренебрежимо мало по сравнению со средним временем пребывания частиц в слое. Поэтому практически можно полагать, что в течение всего времени пребывания в слое частицы находятся в состоянии идеального перемешивания по высоте. Температуру частиц по высоте слоя также можно считать одинаковой, учитывая, в случае необходимости, неравномерность температур только в горизонтальном направлении.

В слое, загроможденном трубными пучками или другой насадкой, интенсивность перемешивания частиц снижается и коэффициенты диффузии в горизонтальном и вертикальном направлениях становятся примерно одинаковыми. Реальный процесс в этом случае приближается к диффузионной модели, так как масштабы контуров циркуляции ограничиваются размерами свободного пространства между элементами насадки.

Наибольший практический интерес представляет случай, когда насадка выполнена из труб. При равномерном размещении пучка труб по всему объему слоя с шагом s=(2-f-4)rf оценку коэффициента диффузии можно также проводить по формуле (2.1), взяв за определяющий размер L расстояние между соседними трубами.

При неравномерном размещении пучка труб в слое могут возникнуть мощные циркуляционные потоки, и коэффициенты переноса при этом возрастают до значений, достигаемых в свободном слое.

Пример 2.1 [4]. Оценить неизотермичность в аппарате с КС реагирующих частиц. Длина аппарата 1 = 7 м, высота слоя И = 1 м, масса частиц в слое М = 50 т, температура в слое t = 800 °С, температура загружаемого продукта и газа, идущего на ожижение, t0 = 20 °С.

Продукт загружается с одной стороны аппарата и выгружается с другой. Производительность аппарата С = 100 т/сутки =1,16 кг/с. В слое происходит тепловыделение за счет химических реакций. Теплота расходуется на нагрев

н.:

^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

Газ Ъп

О

I х

Рис. 2.2. К оценке неизотермичности аппарата с КС реагирующих частиц: а —схема аппарата; б —распределение температур вдоль аппарата.

ожижающего газа от t0 до температуры слоя t(x) в данном сечении. Число псевдоожижения w/wKP « 2.

Считаем, что в вертикальном направлении перемешивание частиц идеальное и температура изменяется только по длине аппарата (рис. 2.2): со стороны загрузки она минимальна, поскольку теплота здесь расходуется на нагрев холодного загружаемого материала, а по мере удаления от места загрузки температура возрастаем

Оценка эффективного коэффициента температуропроводности по формуле (2.1) для приведенных выше условий дает:

аТ » (1/60) Vil5"- (1/60) V9.81 • I3 « 0,05 м2/с

где L — И = 1 м, поскольку высота Я — меньший размер слоя.

Дифференциальное уравнение распространения теплоты по длине аппарата в стационарном режиме записывается в виде

(2.4)

л dH dt

vcp — ccpcw (t — t0) + q=*0

dt dx

dt dx

г dx2

= 0

с граничными условиями

vcpt0 — vcpt (0) — %l

x=*0

Здесь v — скорость движения материала вдоль аппарата; с, р — теплоемкость и плотность слоя в аппарате; Кг — эффективный коэффициент теплопроводности слоя в горизонтальном направлении; сс, рс — теплоемкость и плотность газа (псевдоожижающей среды); w—скорость газа в аппарате в расчете на свободное сечение (скорость псевдоожижения); q— мощность тепловыделения в единице объема слоя (принимается q =» const).

Для оценочных расчетов можно воспользоваться приближенным решением [4], справедливым при Ре < 1:

Д/ « f (/) - f (0) = (i - *о) Ре/2 (2.5)

где Ре — vl/ar — критерий Пекле; ? — средняя температура в аппарате.

Для условий рассматриваемой задачи среднее время пребывания продукта в аппарате составляет х = MJG = 50-103/1,16 = 43,2-103 с, а скорость движения материала v «= Iff = 7/43,2-103 = 0,162-10~3 м/с.

Критерий Пекле: Ре = 0,162-Ю'3-7/0,05 = 22,7-10"3 <С 1.

Разность температур на концах аппарата: Д/ = t(l) —*(0) = (?— f0)Pe/2 = — (800 — 20) 22,7 • 10-3/2 = 9 °С.

Полученная величина близка к экспериментальным значениям для обжиговых печей.

Если при тех же условиях в КС будет установлен трубный пуч

страница 37
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150

Скачать книгу "Расчеты аппаратов кипящего слоя" (4.83Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
Детские кровати Teamson
шкаф управления
реклама на транспорте статья
nadir кресло

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(26.03.2017)