58
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ОКОМКОВАННЫХ
МАТЕРИАЛОВ В СКОРОСТНОМ АППАРАТЕ ТУРБОЛОПАСТНОГО ТИПА
Юсупов Н.И., Абдуллаев А.Ш., Нурмухамедов Х.С., Сипадинов Н.А.
ТХТИ
Ожижение частиц газом в псевдоожиженном слое позволяет получить очень высокие
значения коэффициента теплоотдачи. Обширные и тщательные исследования И.М.Федорова
по изучению теплообмена в условиях постоянной скорости сушки влажных частиц
гранулированного угля и кусочков картона горячим воздухом с температурой 40-50
о
С
позволили получить критериальную формулу в виде:
34
,
0
65
,
0
74
,
0
Re
0151
,
0
э
o
d
H
Fe
Nu
(1)
где
3
2
1
3
4
с
м
g
d
Fe
- критерий Федорова; Re - критерий Рейнольдса; Н
о
-
высота слоя; d
э
-эквивалентный диаметр.
Эффективный коэффициент теплообмена растет с увеличением размера и объемного
веса частиц. Интенсивность теплообмена в псевдоожиженном слое настолько высока, что
при среднем размере частиц, равном 3 мм, газы охлаждаются практически до температуры
материала
уже при толщине слоя, соответствующей нагрузке 80 кг на 1 м
2
поверхности
решетки [1].
Кеттенринг с сотрудниками провели исследования тепло- и массообмена в
псевдоожиженном слое более мелких частиц. Они изучали перенос вещества одновременно с
переносом тепла в процессе испарения воды из влажных частиц неправильной формы окиси
алюминия и силикагеля [2]. Скорость фильтрации регулировалась в пределах Re=9-55. При
этом температура газа измерялась непосредственно под решеткой, а температура слоя на
разных высотах спаями термопар. Для расчета интенсивности теплообмена путем обобщения
опытных данных авторами выведена критериальная формула в виде:
3
,
1
Re
0135
,
0
Nu
(2)
По мнению многих исследователей, данные по коэффициенту теплоотдачи полученные
Кеттенрингом
резко завышены ввиду того, что температура материала не могла в
действительности превысить температуру адиабатического насыщения. На самом деле
измеренная равновесная температура на 5-11
о
С превышала температуру адиабатического
насыщения воздуха, входившего в слой.
Резник и Уайт изучали скорость частиц нафталина при
псевдоожижении их широких
фракций воздухом, водородом и углекислотой [2]. Диаметр слоя составлял 22-24 мм, а
начальная высота варьировалась от 13 до 25 мм. Процесс испарения протекал практически в
изотермических условиях. Расчетная поверхность частиц в псевдоожиженном слое
определялась ненадежным способом – по потерям напора в неподвижном слое. Этот способ
неточен из-за тенденции частиц нафталина к образованию комков и каналов.
Коэффициент теплоотдачи в песвдоожиженном слое
зернистых частиц зависит от
скорости газа через слой материала. Причем, до определенного предела с ростом скорости
газа коэффициент теплоотдачи возрастает, и после достижения максимального значения
наблюдается уменьшение его численных значений.
Очевидно, что наиболее эффективная
работа теплообменных устройств может быть достигнута при максимальных значениях
коэффициента теплоотдачи.
Варыгиным Н.Н и Мартюшиным И.Г. на основании экспериментальных данных
получена формула для расчета числа Нуссельта, соответствующее максимальному значению
коэффициента теплоотдачи [3]:
59
2
,
0
Re
86
,
0
Nu
(3)
Формула (3) справедлива в интервале чисел Архимеда 30-135000.
Следовательно,
наиболее корректной для расчета опытных данных по теплоотдаче при измельчении в
скоростных аппаратах является формула (3).
На рис.1 представлена зависимость коэффициента теплоотдачи от числа Архимеда в
виде функции α=f(Ar) для различных оборотов вращения рабочего вала при измельчении
сухих конгломератов клубнеплодов.
Рис.1. График зависимости коэффициента теплоотдачи
от числа Архимеда Ar.
○ - n=240 об/мин;
△
- n=760 об/мин; х - n=1440 об/мин; ■ - n=2200 об/мин.
Естественно, что с ростом числа оборотов рабочего
вала увеличивается степень
измельчения сухого пюре при прочих равных условиях, которое ведет к непосредственному
ускорению процесса охлаждения измельченной частицы. Так, при числе оборотов n=240
об/мин и значении Ar=75000 коэффициент теплоотдачи составит α=103 Вт/м
2
·К, если
уменьшить размер частиц до Ar=6000, то величина α=198 Вт/м
2
·К. Таким образом, при
уменьшении размера частицы значение интенсивности теплообмена возрастает почти в 2
раза. При увеличении числа оборотов до n=1440 об/мин и значении Ar=75000 коэффициент
теплоотдачи равен α=169 Вт/м
2
·К, при уменьшении частиц до Ar=6000 показатель α=315
Вт/м
2
·К, т.е. процесс охлаждения при измельчении сухих конгломератов пюре увеличится на
86%, а в сравнении с числом оборотов вращения рабочего вала n=240 об/мин более чем в 1,6
раза. В том случае, когда процесс измельчения протекает в
установке с числом вращений
рабочего вала n=2200 об/мин и значении Ar=75000 коэффициент теплоотдачи α=230 Вт/м
2
·К,
а при Ar=6000 показатель α=375 Вт/м
2
·К, т.е. теплоотдача увеличится в 1,63 раза.
Как показал анализ, при увеличении числа оборота с 240 до 2200 об/мин интенсивность
процесса теплообмена возрастает более чем в 2 раза.
Do'stlaringiz bilan baham: 
