Макеты страниц 9. Теплообмен в барботажных колоннахТеплообмен в чистых жидкостях.Ранее отмечалось, что в барботажных колоннах реакционная теплота может отводиться или за счет частичного испарения жидкости, или через стенки теплообменных элементов. В обоих случаях количество отводимой (подводимой) теплоты определяется уравнениями (11.25) или (11.28). При съеме теплоты за счет насыщения барботирующего газа испаряющейся жидкостью количество ее рассчитывается по уравнению теплового баланса, что освобождает от необходимости определять коэффициент теплообмена между жидкостью и газом. Для расчета поверхности теплообменных элементов нужно знать коэффициенты теплоотдачи к ним от газожидкостной смеси. Этот вопрос и рассматривается в предлагаемом параграфе.
Рис. 33. Зависимость коэффициента теплоотдачи от скорости газа для различных жидкостей при разных температурах пограничного слоя: На основании многочисленных исследований по теплообмену между твердой поверхностью и омывающей ее газожидкостной смесью, не имеющей направленного движения (условие внешней задачи), можно сделать вывод, что коэффициент теплоотдачи не зависит от свойств газа [110, 117], от давления в аппарате при его увеличении до Существенное влияние на коэффициент теплоотдачи а оказывают приведенная скорость барботирующего газа Рассмотрим кривую 2. При введении в аппарат небольшого количества газа Если средние температуры пограничного слоя Из всего изложенного можно сделать вывод, что термическое сопротивление лимитируется теплопереносом в пристенном слое жидкости и, следовательно, для расчета коэффициента теплоотдачи можно воспользоваться уравнением (11.38). Входящая в него динамическая скорость и в каждом конкретном случае будет зависеть от характера источников турбулентности, т. е. от гидродинамической обстановки в аппарате. Определим эту скорость применительно к пустотелой барбожной колонне. Из уравнений (11.23) и (11.24) следует, что
где Мощность
Экспериментальные исследования
При выводе уравнений (111.20) и (111.21) было принято условие, что газ барботирует в неподвижную жидкость, т. е. В действительности же в колонне наблюдается циркуляция жидкости, однако малые значения скоростей циркуляции позволяют пренебречь касательным напряжением на стенке, обусловленным движением жидкости, и не учитывать его дополнительно в выражении динамической скорости (III.21). Введя в (11.38) выражение и из (III.21), получим основное уравнение для расчета коэффициента теплоотдачи к теплообменным элементам, размещенным в барботажной колонне:
Уравнение (II 1.22) можно записать в ином виде:
где Значение
Анализ многочисленных данных показал [24], что для барботажных колонн можно принять Величина у в уравнении (III.24) представляет собой расстояние от стенки, на котором температура жидкости претерпевает основное изменение. Как видно из рис. 14, величина Для ориентировочных расчетов коэффициента теплоотдачи в барботажных слоях, образованных жидкостью с небольшой вязкостью
Представленная на рис. 34 корреляция различных опытных данных показывает, что уравнения (111.25) и (111.26) могут вполне удовлетворять точности инженерных расчетов. Экспериментально они проверены в диапазоне значений
Рис. 34. Опытные данные, обобщенные уравнениями (III.25) и (III.26): Широкий диапазон проверенных скоростей газа позволяет использовать уравнения (III.25) и (III.26) не только для расчета коэффициента теплоотдачи в пустотелых барботажных колоннах, но также и в колоннах с тарелками — как в случае размещения змеевиков для охлаждения жидкости на тарелках, так и если сама тарелка (провального типа) выполнена в виде спирального плоского змеевика.
|
Оглавление
|