Введение к работе
Актуальность и цель работы. Одним из способов реализации преимуществ гетерогенных процессов тепломассообмена в дисперсных системах является виброожижение. В ряде технологических процессов, таких, например, как термическая и химико-термическая обработка частиц (диаметром порядка миллиметра и меньше) целесообразна подача нагретого газа в надслоевое пространство, поскольку интенсивное движение газовой фазы и частиц слоя в приповерхностной зоне могут обеспечить необходимую интенсивность процессов переноса. При этом возникают два сопряженных процесса - конвективный теплообмен газа с приповерхностным слоем частиц и теплоперенос вглубь слоя. Оба этих процесса в настоящее время изучены недостаточно, причем данные о теплопереносе по виброслою в вертикальном направлении практически отсутствуют.
Целью работы является исследование теплообмена между виброкипящим слоем, образованным в вертикальном цилиндрическом сосуде, и газом, продуваемым над слоем, а также аксиального таплопереноса внутри слоя.
Работа выполнена по программе Минвуза РСФСР "Человек и окружающая среда", раздел "Исследование способов управления процессами тепло- и иассообменг з дисперсных системах путем изменения гидродинамических режимов", гос. per. 01840005222.
Научная новизна. Проведены систематические исследования теплообмена между виброкипящим слоем и продуваемым над ним газовым потоком.
Получены новые экспериментальные данные по влиянию на этот процесс параметров вибрации, размера частиц, расхода.газа и высоты слоя.
Предложены физическая и математическая модели теплообмена между приповерхностной областью слоя и газом в надслоевом пространстве.
Разработана нестационарная методика экспериментального исследования процесса аксиального теплолереноса, на основе которой, а также известных стационарных методов получены новые
.*''-данные о величинах коэффициентов эффективной температуропроводности и теплопроводности слоя в вертикальном' направлении. Сравнение с аналогичными данными для горизонтального теплопереноса позволило выявить высокую степень анизотропности виброкипящего слоя.
л Практическая ценность и реализация работы. Совокупность экспериментальных данных по межфазному теплообмену и аксиальной теплопроводности создает научную основу для разработки инженерных методик теплового расчета виброаппаратов малотоннажных производств с горизонтальными лотками, а также вертикальных аппаратов со спиральными лотками. 8 общенаучном плане они представляют интерес дальнейшего развития теории межфазного теплообмена и внутреннего теплопереноса в виброкипящем слое.
Результаты диссертационной работы были использованы Всероссийским научно-исследовательским институтом неорганических материалов им. академика А.А.Еочвара (г.Москва) при разработке методики теплового расчета и рекомендаций по выбору режимных параметров и конструктивных размеров вертикального виброаппарата -окислителя отработавшего топлива АЭС.
Автор защищает:
результаты экспериментального исследования теплообмена между вйброкилящим слоем и продуваемым над ним газовым теплоносителем;
результаты теоретического анализа межфазного теплообмена методом модельных уравнений, позволившим получить соотношение для обобщения опытных данных;
нестационарную методику определения эффективных ' коэффициентов теплопроводности виброкипящего слоя в вертикальном направлении; /
результаты экспериментального исследования эффективных коэффициентов теплопроводности и температуропроводности в вертикальном направлении виброкипящего слоя.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на: XI Международном Конгрессе по химической техно-
погни, химическому оборудованию и автоматизации химических производств, Прага, CHISA'93; научно-технической конференции "Вибрационные машины и технологии", Курск, 1993; IX иколе-семинаре молодых ученых и специалистов "Современные проблемы газодинамики теплообмена и пути "повышения эффективности энергетических установок", Москва, 1993; II Всероссийском семинаре по динамике пространственных и неравновесных течений жидкости и газа, Миасс, 1993; областной научно-технической конференции "вклад ученых и специалистов в развитие химико-лесного комплекса", Екатеринбург, 1993; II Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук", Москва, 1994; Всероссийской межвузовской научно-практической конференции "Конверсия ' вузов -защите окружающей среды", Екатеринбург, 1994; I научно-технической конференции 4>ТФ УГТУ-УПИ, Екатеринбург, 1994; I Российской национальной конференции по теплообмену, Москва, 1994.
Публикации. По теме диссертации опубликовано S работ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 155_страни-цах, в том числе 112 страниц ' основного текста; включая 4 таблицы и 48 рисунков, список использованной литературы из 108 наименований, j»3 страницы приложений, и состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии и приложений.