Моделирование гидродинамики и теплообмена в перемещающемся псевдоожиженном слое дисперсного материала

• Автор: Бараков, Роман Александрович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 117 с.

Содержание
Введение .

Основные условные обозначения

1. Анализ схем и параметров установок с перемещающемся псевдоожиженным слоем

1.1 Схемы и конструкции установок

1.2 Гидродинамические характеристики перемещающегося псевдоожиженного слоя

1.2.1 Особенности формирования и движения

1.2.2 Гидравлическое сопротивление и порозность

1.3 Теплообмен в перемещающемся слое

1.3.1 Интенсивность межфазного теплообмена

1.3.2 Расчет температурных полей

1.4 Выводы и задачи исследования
2. Математическое моделирование процессов в. перемещающемся псевдоожиженном слое
2.1 Гидродинамическая модель процесса
2.2 Моделирование процессов теплообмена
3. Экспериментальное исследование процессов гидродинамики
и теплообмена
3.1 Описание экспериментальной установки и методика
проведения опытов
3.1.1 Математическая обработка опытных данных
3.2 Исследование гидродинамических параметров процесса
3.2.1 Критическая скорость псевдоожижения
3.2.2 Скорость движения твердой фазы
3.2.3 Гидравлическое сопротивление и порозность
3.3 Исследование процессов теплообмена
3.3.1 Интенсивность межфазного теплообмена

3.3.2 Исследование температурных полей

4. Оптимизация и расчет параметров установок с перемещающимся
псевдоожиженным слоем
4.1 Определение оптимальных параметров
4.2 Алгоритм конструктивного расчета аппарата для термической обработки материала
4.3 Алгоритм конструктивного расчета регенеративного воздухоподогревателя с дисперсным промежуточным теплоносителем
Выводы
Список использованных источников
Приложение 1 Программа численной реализации математических моделей 101 Приложение 2 Акты о внедрении результатов работы

Введение
Актуальность проблемы.
Псевдоожижение является одним из наиболее перспективных методов осуществления энергетических, технологических и механических процессов с твердой фазой. Этот метод получил весьма широкое распространение в энергетике, химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, строительной, пищевого и других отраслях промышленности, что обусловлено радом его несомненных достоинств /1/:
1. Интенсивное перемешивание твердой фазы, приводящее к выравниванию температур и концентраций в объеме псевдоожиженного слоя.
2. Высокие значения эффективной теплопроводности и межфазной теплоотдачи, соизмеримые с соответствующими значениями коэффициентов для капельных жидкостей.
3. Возможность использования твердых частиц малых размеров, т.е. твердой фазы с развитой удельной поверхностью, для эффективного течения процесса теплообмена, например, 1 м3 частиц диаметром 100 мкм имеет площадь поверхности свыше 30000 м2.
4. Подвижность («текучесть») псевдооженпого слоя.
5. Небольшое гидравлическое сопротивление и независимость его величины от скорости ожижающего агента.
6. Сравнительно простое устройство аппаратов с псевдоожиженным слоем, легкость их механизации и автоматизации.
Однако способу организации процессов в псевдоожиженном слое, естественно, присуще также определенные недостатки. В частности, для создания непрерывных процессов возникает проблема направленного перемещения псевдоожиженного слоя вдоль газораспределительной решетки.
В большинстве известных устройств /1-3/ перемещение пседвдоожижен-ного слоя осуществляется специальными транспортными устройствами, наличие которых усложняет конструкцию аппаратов и понижает их надежность. Поэто-

Учитывая, что го = л! и2 + В2 и соэб =

VII2+$
,получим
(2.3.)
При движении частиц в направлении X со скоростью ух в (2.3) вместо и нужно подставить её относительное значение (и-дуД.
Вследствие искривления струи газа в пределах слоя к направлению, перпендикулярному к поверхности решетки (направление наименьшего гидравлического сопротивления), угол наклона струи газа увеличивается от (Зп до 90°, что приводит к уменьшению скорости и от и0 на поверхности решетки до щ - на верхней границе слоя (см. рис 2.1). Из сказанного ясно , что в (2.4) нужно подставить Некоторое усредненное Значение Ис , Причем Щ < ис <и0.
Для определения поля усредненных скоростей в газе рассмотрим уравнения сплошности и Навье-Стокса, записанные для газообразной фазы. С целью упрощения исходной системы уравнений принимаем следующие допущения:
1. Гидродинамические параметры газа не зависят от координаты X.
2. Ожижающий газ несжимаем.
3. Взаимодействие между соседними частицами отсутствует
С учетом принятых допущений, указанная система уравнений будет иметь следующий вид /27/
(2.4)
(2.5)
(2.6)