Главная > Разное > Газожидкостные реакторы
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Теплообмен в суспензиях.

Наличие в жидкости твердой фазы существенно изменяет условия теплопереноса от жидкости к твердой стенке. В основном это обусловлено двумя причинами: деформацией поля скоростей жидкости в пристенной области за счет наложения относительной скорости осаждения твердых частиц и дополнительной турбулизацией вязкого пристенного слоя проникающими в него частицами, которые к тому же являются источниками рекуперативного теплообмена. При нисходящем газожидкостном потоке наложение скорости, осаждения более тяжелых, чем жидкость, частиц будет увеличивать градиент скорости в пристенном слоем, тем самым увеличивая касательные напряжения и динамическую скорость, что повлечет за собой

повышение коэффициента теплоотдачи. При восходящем газожидкостном потоке относительная скорость твердой фазы уменьшает градиент скорости жидкости в пристенном слое, и это может привести тому, что в суспензии коэффициент теплоотдачи будет меньше, чем в чистой жидкости. Проникновение твердых частиц в пристенный слой из турбулентного ядра потока за счет инерционных сил всегда усиливает перенос тепла. Учитывая совокупное влияние двух рассмотренных факторов, которые пока не поддаются достаточно обоснованному теоретическому анализу, без эксперимента трудно предсказать, как будет изменяться коэффициент теплоотдачи при направленном движении газожидкостной смеси. Попытка решения этой задачи с учетом диссипации энергии, вводимой в жидкость твердой фазой, показана в п. 13. Применительно же к пустотелым барботажным колоннам, в которых около стенок наблюдается нисходящее движение жидкости, можно утверждать, что наличие твердой фазы будет интенсифицировать теплообмен. Исследования [110] показали повышение коэффициента теплоотдачи при увеличении как размеров частиц твердой фазы, так и их концентрации. Но это характерно только для суспензий, твердая фаза которых не растворяется и не набухает в жидкости. Введение в жидкость набухающего в ней кизельгура (рис. 35) существенно уменьшило коэффициент теплоотдачи.

Рис. 35. Коэффициент теплоотдачи в суспензиях при следующих значениях объемной концентрации твердой фазы (кривые 2—5 — кварцевый песок с частицами кривая 6 кизельгур):

Снижение интенсивности теплообмена с увеличением концентрации мелких частиц полиэтилена в жидкости наблюдалось также Яновским [97], который объясняет это тем, что легкие частицы с плотностью, близкой к плотности жидкости, образуют квазигомогенную систему с повышенной вязкостью. Но, вероятно, здесь главную роль играет не плотность твердой фазы, а особая структура неоднородной системы, приближающейся по свойствам к неньютоновской жидкости. Исследования, например, Бушкова [70] с частицами полистирола в воде показали увеличение коэффициента теплоотдачи от суспензии к стенке теплообменного элемента с увеличением как их диаметра (от 0,5 до 1,6 мм), так и концентрации. Если руководствоваться опытными данными [110], то можно предложить следующую эмпирическую зависимость для расчета

где а — коэффициент теплоотдачи при барботаже для чистой жидкости; объемная доля твердой фазы.

Уравнение (II 1.27) с точностью ±10% описывает опытные данные, полученные на водных суспензиях песка и полистирола

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление