Внешний теплообмен в ТТР с нефильтруемым слоем технологического материала

1.

Лекция №11.
Внешний теплообмен в ТТР с нефильтруемым слоем
технологического материала. Постановка задачи равномерно
распределенного радиационного режима внешнего
теплообмена (РРРРВТ). Алгоритм решения задач РРРРВТ
Слой материала расположен в нижней части РК, т.е. газы не фильтруются через ТМ.
Характерные особенности:
1) Большой объем рабочего пространства VРП Vа Vсв
2)Высокий уровень коэффициента свободного объема kv
Vсв
Vа
3) f м = 10-1 – 100 м2/м3.
4) Удельный унос минимален:
5) Порозность слоя
m ун
= min.
v = 0…0,5.
6) В таких реакторах реализуют противоток газов и нагреваемых материалов независимо
от гранулометрического состава.
1

2. Постановка задачи РРРРВТ

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННОГО
РАДИАЦИОННОГО РЕЖИМА ВНЕШНЕГО ТЕПЛООБМЕНА (РРРРВТ)
Модель
РРРРВТ
получена
упрощающих предпосылках:
л
Qсм Qсм
л
Qсм
(Tг , Tм , г , м , Fм , Fк )
при
следующих
•Участвуют три тела. Fм , Fк - не прозрачны для тепловых лучей.
Vг
– объем газов; не отражает тепловых лучей.
•Все
тела
серые,
т.е.
поглощательная
способность
поверхности материала равна коэффициенту теплового
излучения этой поверхности:
•Температурное поле
Ам м , Ак к
Tг , Tм , Т к – однородно.
л
л
•Поля плотностей лучистых потоков qim и qik однородны.
•Кладка находится в стационарном тепловом состоянии, т.е.
dTk
0
d
л
к
тепл
Qск Qск
Qгк
Qос Qос
тепл
к
л
Qос Qгк Qгк 0
2

3.

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РРРРВТ
л
л
Qсм
Qгкм
л
л
л
л
л
Qсм
Qпад
Qэфф
Q
Q
.м
пад
эм
Случай I. Поверхность материала плоская или выпуклая
(т.е. участки поверхности друг друга не видят)
Φмм=0
л
л
л
л
4
л
л
(1)
1).Qсм
Qгм
Qкм
Qэф
F
Т
Q
(1
)
Q
.м
0 г м г
эф.к км
г
эф. м
л
л
л
л
2).Qск
0 г Fк Т г4 Qэф
(1
)
Q
(1
)
Q
. м мк
г
эф.к кк
г
эф.к 0
(2)
л
л
л
4
4
л
3).Qэф
. м Qсоб . м Qотр. м 0 м FмТ м (1 м ) 0 г FмТ г Qэф.к км (1 г )
л
л
л
Из (2) и (3) Qэф
. м и Qэф.к , из (1) Qсм
Выразим
через
Fм
и Fк
Воспользуемся свойствами лучистых потоков:
1)свойство замыкаемости лучистых потоков;
2)свойство взаимности лучистых потоков.
3

4.

Согласно 1) мм мк 1
т.к. мм 0
мк 1
Fм 1
F
F
км
мк м
км к
Согласно 2)
Fк
к 1) кк км
1 ; кк 1
1
;
– коэффициент обмурованности рабочего
пространства;
л
Qсм
в Fм (Т г4 Т м4 ) ;
в – видимый коэффициент излучения газа на поверхность материала (иногда называют гкм ).
л
Qсм
в Fм (Т г4 Т м4 )
в 0 г м
л
Qсм
1 г
(1 г ) м г (1 м ) г
4
4
Т
Т
св Fм г м
100 100
св – видимый коэффициент
лучеиспускания.
Случай II. Поверхность материала вогнутая (т.е. участки поверхности видят друг друга).
км
Fк
Fм
Fп
Fп
; мк
Fм
Fк
Fп
4

5.

л
л
1) Qмм
Qэфф
. м мм (1 г ) – это нужно добавить в уравнения 1, 3.
2) дополнительно вводится Fn – плоская поверхность.
3) Рассмотрим пары в системе «поверхность – кладка – материал»
Fп , Fм :
пм Fп мп Fм мп
Fп
мк
Fм
Преобразуем их, выражая через
Fп
;
Fм
мм мк 1... мм 1 мк
пп пк 1... пк 1
пп пм 1; пп 0 пм 1
мм 1
Fм , Fк :
Fп , Fк:
пк Fп кп Fк кп
Fп
км
Fк
кк км 1... кк 1 км
мм:
мк 1 мм ; км 1
мм
мм 1
; кк
;
В итоге получаем:
мм 0
л
''
''
Qсм
F
(
Т
Т
,
в , м г
м)
в , 0 г м
1 г 1 мм мм (1 г )
(1 г ) 1 мм м г (1 м ) г 1 мм (1 м )(1 г )
5

6.

Случай III. Материал – равноотстоящие тела прямоугольного поперечного сечения.
Fк
Fм F ' м F '' м ; ' мм 0; '' мм 0
л
''
''
Qсм
, в , Fм (Т г Т м )
F'м
а
в,
b'
'в F ' м ''в F '' м
Fм
Для поверхности F ' м
b''
'в 0 г м
F''м
'
' 1 г
(1 г ) м г (1 м ) ' г
Fк F '' м
- степень обмурованности по отношению к F ' м . В этом случае F '' м
F 'м
выполняет и роль кладки.
'' 0 г м
''
'' 1 г 1 '' мм '' '' мм (1 г* )
(1 г ) 1 '' мм м г (1 м ) '' г 1 '' мм (1 м )(1 г* )
Fк F ' м
F '' м
6

7.

Если заготовки квадратного сечения ( b b ' b '' ), то средний угловой коэффициент излучения между
поверхностями заготовок будет находиться по формуле:
мм
2
a
a
1
b
b
a 1 мм 1 ; a 1 мм 0
Поглощательная способность газов равна их излучательной способности: Aг г
*
л
л
*
Qмм
Qэфф
. м мм (1 г ), где г - поглощательная способность газового объема в зазоре между
заготовками. Если
a
мало, то
г*
на порядок отличается от
г
свободного объема.
7

8. Спасибо за внимание!!!

8