» » Теплообмен в кипящем слое
21.05.2015

В исследовании кипящего слоя вопрос теплопередачи играет первостепенную роль с точки зрения внутреннего теплообмена, т е. теплообмена между газом и твердыми частицами, и с точки зрения наружного теплообмена, происходящего, например, через стенки емкости или через стенки трубы, погруженной в слой; в этом случае тепло переходит от кипящего слоя наружу, или наоборот.
Температура во всех точках кипящего слоя всегда одинакова; при этом перепад температуры между зернами материала и проходящего между ними газа не превышает 1°. Большие градиенты температуры установлены лишь непосредственно над газораспределительной решеткой в слое не более 10—20 мм и в пограничном тонком слое (0,1—0,5 диаметра зерен) у вертикальных стенок аппарата.
Результаты опытов по измерению наружной теплопередачи в газе, неподвижном и кипящем слоях в зависимости от скорости потока газа показаны на рис. 2.
Теплообмен в кипящем слое

Из рисунка видно, что теплопередача в кипящем слое, например при скорости газа 50 см/сек, в 10 раз превышает теплопередачу в газе и более чем в два раза в неподвижном слое. Кривая 3 показывает, что коэффициент теплопередачи резко возрастает с повышением скорости потока и затем, достигая максимума, постепенно падает.
Опыты с зернами разных размеров и с разными газами показали, что коэффициент теплопередачи уменьшается с ростом размера зерен и возрастает с увеличением теплопроводности газовой среды.
Коэффициент теплопередачи зависит от пористости слоя, в кипящем слое происходит конвективный перенос тепла интенсивно перемешивающимися зернами. С увеличением пульсационных скоростей зерен при перемешивании теплообмен ускоряется, но после увеличения пористости до значения 0,6 рост пульсационных скоростей прекращается. При дальнейшем росте пористости и снижении концентрации зерен в газовой среде, переносящих тепло, падает также и интенсивность теплообмена. Интенсивный перенос тепла в кипящем слое снижает его тепловое сопротивление, обеспечивая тем самым резкое увеличение эффективной теплопроводности слоя, превышающей теплопроводность серебра.
Поршневой проскок газа заметно не отражается на скорости теплопередачи, а канальный проскок значительно ее понижает.