Разработка методов расчета процессов и создание оборудования для термообработки изделий в псевдоожиженных и циркуляционных средах

• Автор: Нагорнов, Станислав Александрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 455 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные обозначения

Введение.
1 СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ТЕРМООБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ И ИХ АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ

1.1 Вулканизация резиновых технических изделий

1.2 Гидродинамика свободного псевдоожиженного слоя

1.3 Структурногидродинамические характеристики псевдоожиженного слоя с погруженным в него телом

1.4 Внешний теплообмен в псевдоожиженном слое.

1.5 Анализ способов интенсификации теплопереноса в псевдоожиженных средах и их классификация
1.6 Анализ способов интенсификации теплопереноса в виброгравитационных циркуляционных средах и их классификация.

1.7 Анализ теплонапряженных процессов в сушилках

1.8 Применение псевдоожиженного слоя в качестве охлаждающей среды среды при закалке стальных изделий.
1.9 Выводы из анализа, постановка целей и задач исследования
2 КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНЫХ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ ПОГРУЖЕНИИ ПРОТЯЖЕННОГО ТЕЛА В ПСЕВДООЖИЖЕННУЮ СРЕ
2.1 Гидродинамическая модель свободной псевдоожиженной среды
2.2 Закономерности расширения псевдоожиженного слоя с погруженным
в него протяженным телом.
2.3 Закономерности гидродинамики псевдоожиженного слоя при погружении в него протяженного тела
2.4 Гидродинамическая модель псевдоожиженной среды с погруженным
в нее протяженным телом
2.5 Описание экспериментальной установки.
2.6 Методика определения расширения псевдоожиженной среды с погруженным в нее протяженным телом
2.7 Методика определения скорости газа.
2.8 Методика определения среднего времени пребывания магнитомечен
ной частицы в пристенной области псевдоожиженной среды.
2.9 Экспериментальное исследование расширения псевдоожиженной среды при погружении в нее протяженного тела
2. Экспериментальное исследование распределения скоростей газа в псевдоожиженной среде с погруженным в нее протяженным телом .
2. Экспериментальное исследование влияния изменения профиля скоростей газа у основания псевдоожиженной среды на распределение времени пребывания частиц в пристенной области
2. Выводы по главе 2.
3 КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНЕШНЕГО ТЕПЛООБМЕНА НЕПОДВИЖНЫХ ПРОТЯЖЕННЫХ ТЕЛ С ПСЕВДООЖИЖЕННОЙ СРЕДОЙ.
3.1 Описание экспериментальной установки.
3.2 Методика определения коэффициентов теплоотдачи.
3.3 Экспериментальное исследование влияния скорости движения газа
на интенсивность внешнего теплообмена в псевдоожиженной среде.
3.4 Экспериментальное исследование влияния зазора между телом и стенками аппарата на интенсивность теплоотдачи
3.5 Анализ и обобщение результатов исследования влияния обтекания неподвижного тела псевдоожиженной средой на интенсивность внешнего теплопереноса
3.6 Выводы по главе 3
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХАРАКТЕРА ОБТЕКАНИЯ ПСЕВДООЖИЖЕННОЙ СРЕДОЙ ПЕРЕМЕЩАЮЩЕГОСЯ В НЕЙ ПРОТЯЖЕННОГО ТЕЛА НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ПЕРЕНОСА ТЕПЛОТЫ
4.1 Экспериментальные установки и методология исследования
4.2 Выбор методики исследования и техника эксперимента
4.3 Перемещение тел в псевдоожижснной среде, определяющее интенсивность теплопереноса.
4.4 Влияние размера и формы перемещавшегося в псевдожиженной среде тела на интенсивность теплопереноса.
4.5 Выводы по 4 главе
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ВНЕШНЕГО ТЕПЛООБМЕНА МЕЖДУ ВИБРОГРАВИТАЦИОННЫМ ЦИРКУЛЯЦИОННЫМ СЛОЕМ И СВОБОДНО ПЕРЕМЕЩАЮЩИМСЯ В НЕМ ИЗДЕЛИЕМ.
5.1 Классификация аппаратов циркуляционного слоя
5.2 Описание экспериментальных установок с виброгравитационным циркуляционным слоем
5.3 Методики экспериментальных исследований.
5.4 Результаты экспериментальных исследований процессов виброперемещения тел по винтовым лоткам ванны аппарата.
5.5 Исследование структуры виброгравитационного циркуляционного слоя
5.6 Исследование процессов теплообмена между виброгравитационным циркуляционным слоем и изделием.
5.7 Анализ результатов исследований сушки зерна в виброгравитацион
ном циркуляционном слое.
5.8 Выводы по главе 5.
6 РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННЫХ СПОСОБОВ ИНТЕНСИФИ
КАЦИИ ВНЕШНЕГО ТЕПЛООБМЕНА В ПСЕВДООЖИЖЕННЫХ И ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ СРЕДАХ
6.1 Модель переноса теплоты в дисперсных средах
6.2 Предпосылки к созданию комбинированных способов интенсификации переноса теплоты в дисперсных средах.
6.3 Использование комбинированных способов при термообработке стальных изделий в псевдоожиженной среде
6.4 Реализация разработанных способов при использовании газо
гравитационных циркуляционных сред
6.5 Выводы по главе 6
7 СОЗДАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ВУЛКАНИЗАЦИИ РЕЗИНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ В ПСЕВДООЖИЖЕННЫХ И ВИБРОГРАВИТАЦИОННЫХ ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ СРЕДАХ.
7.1 Методика расчета аппаратов для вулканизации резиновых изделий.
7.2 Разработка вулканизационного оборудования для производства экструдированных резиновых изделий
7.3 Разработка вулканизационного оборудования для производства штучных резиновых изделий
7.4 Разработка вулканизационного оборудования для производства рукавных резиновых изделий.
7.5 Разработка оборудования для охлаждения изделий после вулканизации .
7.6 Выводы по главе 7
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Наблюдениями за характером обтекания помещенных в псевдоожиженный слой горизонтальных цилиндров 8,9,2, вертикальных пластин ,8,9, клина,, шара, и тела произвольной формы 8,9, установлено, что только до возникновения местного псевдоожижения при 0 ,8,9 или при 0, 2 слой был однородным по всему объему. При увеличении скорости фильтрации газа частицы переходили в псевдоожиженное состояние не сразу, а постепенно. Первые местные очаги псевдоожижения возникали в диаметральной плоскости горизонтальных цилиндров при 0,5 3 или при 0, 2, затем в лобовых по ходу движения газа областях при 0, 2. В этих очагах возникали газовые пузыри, и наблюдалось движение частиц. При малых скоростях фильтрации пузыри сливались с общим потоком газа в порах между твердыми частицами и быстро исчезали. Начиная с 0,6 3, вблизи поверхности горизонтального цилиндра появлялись колебания порозности. Весь слой полностью переходил в псевдоожиженное состояние при 1,,5 8. В кормовой области наверху тела были малоподвижные частицы. Размеры этой области уменьшались с ростом скорости газа. Сброс частиц из кормовой области начинался только при 2 2. Поднимавшийся от газораспределителя поток газа создавал в лобовой области повышенное давление
. Давление в газовой полости под горизонтальной пластиной постоянно почти по всей ее толщине и ширине и только у кромок оно уменьшалось,. Выходивший из газовой полости через эти каналы газ формировался в нерегулярные цепочки газовых пузырей, увлекавших твердые частицы ,2. Циркуляция частиц неустойчивая и прерывистая. Пузыри, проходившие рядом с цилиндром, вызывали поперечное движение частиц около него 3 и сбрасывали частицы с кормовой области цилиндра. В 5 для определения со, и времени их контакта с поверхностью сферы или вертикального цилиндра применили электрофотометрический метод. Установлено, что при увеличении расхода газа 5Г для сферы росла в ее лобовой, боковой и кормовой областях. Наибольшие 5Г наблюдались для лобовой и боковой областей,, а для кормовой наименьшие. Для вертикального цилиндра с уменьшением размера частиц от 0,5 мм до 0, мм значение соп и 5Г увеличивались. Для боковой поверхности цилиндра шп Гц, что выше, чем для лобовой и боковой областей сферы соп Гц. Размещение в неоднородном псевдоожиженном слое дополнительных элементов фотодиод, его держатель и др. В 7 изучили обтекание горизонтального цилиндра псевдоожиженным слоем стеклянных шариков с 0,,8 мм. Частота прохождения пузырей около поверхности тела определялась с помощью гибких световодов. Сигналы, выведенные на табло из малоинерционных неоновых ламп, давали наглядную картину движения газовых пузырей возле поверхности цилиндра С увеличением значение соп сначала быстро росло, а затем его рост замедлялся. Наибольшие значения оп наблюдались у боковых областей цилиндра. В рассмотренных работах для изучения обтекания псевдоожиженным слоем помещенного в него тела использованы в основном оптические методы, не позволившие однозначно определить наличие непосредственного контакта частиц с поверхностью тела. Поэтому интересны работы ,6, посвященные определению этого контакта. В применен метод, позволивший фиксировать наличие или отсутствие электрической цепи между частицами серого чугуна 0, мм и б 0, мм и вертикальной пластиной из оргстекла с вплавленными заподлицо медными электродами. Параметры соп и 8Г достигали наибольших значений на расстоянии от нижнего торца пластины мм. По мере подъема пузырей вверх они частично отходили от пластины и сливались, что уменьшало соп и 5Г. Подобная картина наблюдалась и в . Слияние пузырей практически прекращалось на расстоянии г 0 мм от газораспределителя. Изза увеличения размеров пуЬырей при их движении вверх 5Г снова росла рис. Авторами подчеркнуто, что изза плохой сыпучести чугунных частиц они могли залегать плотным слоем, который мог распространяться, на значительную высоту вдоль поверхности пластины. Частота соударений со, стеклянных шариков б 0, мм и б 1, мм с вертикально установленной по оси аппарата пластиной исследовалась в 6 пьезоэлектрическим методом. Установлено, что с ростом для обоих размеров частиц характерно увеличение значения сот рис.