Внешний теплообмен и эффективная теплопроводность в заторможенном виброкипящем слое тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

РГ6 ОД

,„„„РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

| ',',10 Я сибирское отделение

ТШШСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

На правах рукописи

САГОЕНИКЭВ Борис Георгиевич

ВНЕШНИЙ ТЕПЛООБЛЕН И ЭМЕКТИВНАЯ ТЕШЮПРОВОДНОСТЬ В ЗАТОРМОЖЕННОМ ВИБРОКИПЯЩШ СЛОЕ

Специальность 01.04.14 - Теплофизика и молекулярная физика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тшень - 1993

Работа выполнена в Уральском государственном техническом университете - УПИ.

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук, проф. ^уевич Ю.А. доктор техн. наук, проф. Берг Б.В. доктор физ.-мат. наук, проф. Шагалов В.Ш.

Ведущая организация: Институт тепломассообмена им. A.B. Лы-

научном центре СО РАН по адресу: ул. Семакова, 10, бизфак,ауд.И4.

С диссертацией южно ознакомиться в библиотеке Тшенского научного центра СО РАН.

кова AHE.

Защита состоится 1993 г. в часов

на заседании специализированного совета Д 003.94.01 в Тюменском

ВО

часов

Адрес для отзывов: 625026, г. Темень, ГСП, ул. Таймырская, 74, ЙММС СО РАН, 1Уба2дуллину A.A.

Автореферат разослан " UJ-C&- 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совете доктор физ.-мат. наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность и цель работыт Виброкипяций слой наряду, с гра-зитационным и псевдоожиаенным слоями относятся к подвижным высоко-<онцентрированным дисперсный системам. Подвижность дисперсной среда в нем достигается путем вибрационного воздействия специальных юбудителей, размещенных в слое, или от колеблпцегося дна аппарата. Последний способ создания виброкипящего слоя получил наиболь-аее распространение.

Изучению различных свойств и технологических воэглжностей виброкишшего слоя, образованного на вибрирующей поверхности, посвящено множество работ. В них подробно рассмотрены условия образования виброкипящего слоя, режимы его двкженкя, гидродинамика и теплообмен в свободном виброкишпзем слое, а также с размещенным в слое телом небольших размеров. Показана перспективность применения виброкишшего слоя при проведении целого ряда процессов (сушка, термическая обработка, восстановление, грануляция сыпучих материалов и др.) и в качестве эффективного промежуточного теплоносителя. Приведены конкретные разработки аппаратурного оформления для реализации этих, процессов.

Шесте с тем с целью дополнительной интенсификации. процессов или при их протекании в условиях высоких тепловых нагрузок, когда количество тепла, передаваемого через боковые стенки и дно аппарата, оказывается недостаточным, а также для снижения перепадов температуры на границе слой - стенка и в самом слое, в инженерной практике пирово применяется развитые поверхности теплообмена в виде пучков вертикальных или горизонтальных труб. Цра использовании их в гравитационном или псевдоожиженном слоях последние называют заторможенными. Этот же термин целесообразно применять и для виброкишшего слоя с насадкой.

3 заторможенном вибрфсипящем слоесудественно изменяется гидродинамическая обстановка э целом, и кроне того, вблизи-похтухен-ных элементов поверхности создастся области с особыми свойствами, что отражается и на процессах переноса тепла, которые традиционно разделят? на внезнгй теплообмен, иезфазныйтешюобгген я зффеятсэ-ную теплопроводность. Дтя непродува емого впброкхпвдвго слоя ues-фазнкй теплообмен входит составной частьп в остальные процессы. Поэтому основное атташе было удалено изучению вяепнего теплообмена и эффективной теплопроводности в заторзэженнон виброкипяхеа. слое, сведения о которых в tasoS системе практпчемсв отсутствуют.

Выполнение диссертационной работы было связано с планом основных научных направлений института в рамках Координационного плана АН СССР по проблеме I.9.I. "Теплофизика к теплоэнергетика", раздел 1.9.1.2.5(5) "Исследование гидродинамики и теплообмена в псевдоокиженном слое" и программы Минвуза РСОСР "Человек и окружающая среда", раздел "Исследование способов управления процессами тепло- и массообмена в дисперсных системах путем изменения гидродинамических режимов", гос. per. 01840005222.

Задачи исследования включают изучение гидродинамики, локального и среднего теплообмена и эффективной теплопроводности (температуропроводности) в виброкипящем слое с насадкой из вертикальных и горизонтальных пучков труб, особенностей гидродинамики и внешне- . го теплообмена в заторможенном виброкипящем слое тонкодисперсного термолабкльного материала, влияния влажности на начало виброожиге-ния, локальные и средние коэффициенты теплоотдачи в заторможенном виброкипящем слое, особенностей поведения и теплообмена тонкодис-персаь,. иатериалов на крутонаклонной вертикально вибрирущей поверхности, пульсаций скорости газовых потоков, возникающих з виб-рокипящеи слое, и коэффициентов теплоотдачи в различных го высоте точках вертикальной пластины.

Кроне того, на примере более простой системы (свободного виброкпэдего слоя) рассмотрено влияние на гидродинамику и теплообмен таких нетрадиционных факторов, как пероховатость поверхности, давление газовой среда и отсутствие строгой фиксации тела в ваброкипвдем слое (свободно цлаващее тело).

Характер работы. В диссертации представлены экспериментальные н теоретические данные, совокупность которых является существенным вкладом в теорию и практику виброкипязего слоя, необходимым при разработке новых прогрессивных технологий, связанных с высокими тепловыми нагрузками.

Научная новизна. Работа развивает самостоятельное научное направление - гидродинамические основы и ггеплоперенос в заторможенном виброкипящем слое..

С помощью экспериментальных методов тензометрии, рентгенографии и скоростной киносъешк-изучены гидродинамические закономерности," формирующие условия теплообмена между в^броктодам сдоем в поверхностью вертикальных иле. горизонтальных труб я пучков.

Получены данные по локальному теплообмену, которые с®ш-тельствувт о существенной неравномерности распределения коэйв»

циентов теплоотдачи как по высоте для вертикальных труб, так и по периметру для горизонтальных. Для горизонтальных пучков установлено влияние типа пучка и номера ряда на распределение коэффициентов теплоотдачи. Проведены анализ и обобщение опытных данных по сред ним коэффициентам теплоотдачи для пучков из вертикальных и горизонтальных труб.

Экспериментально изучены условия начала виброожижения влажного слоя пористых и непористых материалов. Обнаружено три участка изменения влажности, на которых последняя по-разному влияет на начало виброожижения. Получены данные по локальному теплообмену для вертикальных и горизонтальных труб и пучков в увлажненном виброки-пящем слое. Установлен немонотонный характер изменения средних коэффициентов теплоотдачи с повышением влажности засыпки.

Проведен анализ применимости диффузионной модели к процессам внутреннего теплопереноса в свободном и заторможенном виброкишпцем слое. Изучено влияние параметров вибрации, геометрических характеристик слоя и насадки на эффективную теплопроводность (температуропроводность) в виброкипящем слое в горизонтальном направлении.

Обнаружены и изучены различные состояния тонкодисперсных материалов, поднимающихся по наклонной вертикально вибрирупцей поверхности. При наличии преграды поступательное движение материала прекращается, однако он удерживается на вябри£Увдей поверхности, находясь в динамически активном состоянии.

Разработана методика исследования теплообмена крутонаклонной вертикально вибрирупцей поверхности при наличии на ней тонкодисперсного материала. Установлено, что с ростом параметров вибрации, угла наклона лотка к горизонту я диаметра частиц коэффициент теплоотдачи увеличивается..

Получены данные по. пульсациям скорости газовых потоков, вознз-кащих в виброслое, и коэффициентов теплоотдачи от различий по высоте участков вертикальной пластины.

Выявлены основные характерные режимы плавания одиночных тел простой форш при свободной загрузке их в виброкшхящий слой и определены границы существования этих режимов. Методом- регулярного теплового режима подробно изучен теплообмен тел, свободно плаващих в виброкипящем слое. Показано, что нанесение искусственной шероховатости на поверхности вертикальной пластины или горизонтальной трубы призодит к увеличению теплоотдачи при условии, когда размер частиц меньше шага шероховатости.

Обнаружено изменение состояния виброкипящего слоя прй пониже-

ния давления газовой среда. Определены границы этих состояний. Проведены систематические исследования теплообмена в вакуумированнои виброкипящем слое. Установлено, что для среднезернистых материалов наблвдается монотонное уменьшение коэффициентов теплоотдачи с понижением давления, а для мелкозернистых коэффициент теплоотдачи при своем изменении проходит через максимум, лежащий в области давления нгхе атмосферного.

На примере поведения виброкипяиего слоя в сообщапцихся сосудах ойсуздены дополнительные аспекты аналогии с капельными жидкостями*

Результаты исследования внешнего теплообмена вертикальных и горизонтальных труб и пучков, крутонаклонной вертикально вибрирующей поверхности при наличии на ней тонкодисперсного материала, свободно плавающих тел и в вакуумированном виброкипящем слое обобщены эмпирическими уравнениями.

Практическая значимость. В научном отношении полученные результаты формируют физические представления о гидродинамике и процессах переноса тепла в заторможенном виброкипящем слое с учетом особенностей этих процессов в тонкодисперсных термолабильных и увлажненных материалах. Кроме того, раскрывают физическую сущность процессов теплообмена тел, свободно плавающих в виброкипящем слое, имеквих искусственную шероховатость или находящихся в вакуумирован ном слое.

В прикладном отношении полученный комплекс результатов создает научные основы для рационального конструирования виброаппаратов с ковдуктивным подводом тепла при проведении теплонапряженных технологических процессов, указывает пути интенсификации теплообмена в заторможенном виброкипящем слое, в том числе," имеющем начальную влажность, при осуществлении гетерогенных процессов на крутонаклон ной вибрирующей поверхности, при давлениях ниже атмосферного, а такке при термообработке металлических и других изделий при их свс бодной загрузке в слой.

Критериальные и эмпирические уравнения могут быть положены в основу тепловых расчетов аппаратов с виброкипящкм слоем различногс назначения.

Полученные результаты использованы:

-Свердловским научно-исследовательским институтом химическогс машиностроения при разработке виброаппаратов для термообработки термочувствительных материалов с ковдуктивным подводом тепла, а

также при разработке новой методики расчета удерживавдей способности наклонных вертикально вибрирупцих поверхностей;

- Всесоюзным научно-исследовательским институтом ЗНЕИЩВЕШЕТ (г. Свердловск) при разработке новой методики расчета трубчатой вибросушилки шахтного типа с вибрирупцей насадкой из горизонтальных труб;

-Всесоюзны?.! научно-исследовательским институтом неорганических материалов при разработке вертикального вибротранспортера-окислителя шнекового типа для отработавшего топлива АЭС и аппарата для окислительной обработки топлива реакторов типа ВВЭР на конических вертикально вибрирупцих насадках.

Конкретные результаты защищены треля авторскими свидетельсва-

ми.

Автор защищает:

1. Результаты экспериментального исследования локальных и средних коэффициентов теплоотдачи для одиночных вертикальных и горизонтальных труб и пу-шов из них, размещенных в виброкипящем слое.

2. Результаты анализа перемещения экстремальных и нулевых значений перепадов давления и аналитического определения момента отрыва материала от вибрирущего дна с учетом расширения засыпки и распределения давления газа по высоте слоя.

3. Результаты экспериментального исследования обтекают одиночной горизонтальной трубы и пучков труб вибронпш^им слоем, а также модельные представления о механизме образования разреженной зоны в слое среднезернистого материала.

4. Результаты экспериментального исследования условий начала вкброогиженгл увлажненного слоя пористых и непористых частиц, локальных и средних коэффициентов теплоотдачи одиночных труб и пучков в увлажненном виброкипящем слое.

5. Результаты экспериментального исследования эффективной теплопроводности в вакуумированном виброкипящем слое, а также эффективных коэффициентов температуропроводности и диффузии в свободном и заторможенном протяженном виброкипящем слое. Теоретический анализ влияния мелкомасштабных движений частиц на внутренний теплопе-ренос в виброслое с насадкой.

6. Результаты экспериментального исследования поведения токко-дисперсных материалов на наклонной вертикально вибрирупцей поверхности, удерживапцей способности Конических поверхностей и теплообмена крутонаклонной вертикально вибрирупцей поверхности при наличии на ней тонкодисперсного материала.

7. Результаты экспериментального исследования пульсаций скорости газовых потоков, возникающие в виброкипящем слое, и коэффициентов теплоотдачи от различных участков вертикальной пластины, влияния шероховатости поверхности и давления газовой среды на теплообмен.

8. Результаты экспериментального исследования состояний вибро-кипящего слоя при давлении ниже атмосферного, режимов плавания и теплообмена тел при свободной загрузке их в виброкипящий слой.

Апробация. Содержание отдельных разделов диссертации и основные результаты были представлены и докладывались на: 4, 5 и 6 7п-игпссЫоплС Congress of CfxcmicccC ¿ngCneezöng., СЬетСслС iyuifimtnt odescgn and Яи.ЬотосЬСоп (Драга, ЧССР соответственно в 1972, 1975 и 1984 г.); I и II OQoCnopo&fic sympozCon „Tezmoty/ubmiku. c&azstuty ^висоаб^еу (Чен-стохов, ПНР соответственно в 1973 и 1979 г.); FtuicLi^zcL с om&ustcvn conference. (Лондон, 139S г.); Zhd WoiCcL Confzess of CbtmCco-t бпдопеегСпр (Монреаль, Канада, 1881 г.); Пьрва националнв научно-техническа кофе-ренция с международно участие "Приложение на псевдокипящия слой и фпуидизираните системи в хранително-вкусовата и биотехнологпчната проюшшеност" (Пловдив, Болгария, 1989 г.); 6-ой, 7-ой, &-ой и 9-ой республиканских межвузовски конференциях по вопросам испарения, горения и газовой динамики дисперсных систем (Одесса соответственно в 1966, 1967, 1968 и 1969 г.); Донецкой конференции по высокотемпературным эндотермическим процессам в кипящем слое ( Донецк, 1966 г.); Всесоюзной конференции по повышению производительности и экономичности нагревательных печей (Днепропетровск, 1967г.); III, 1У, У, У1 и У11 Всесоюзных конференциях по тепломассообмену, Международных форумах. Тесломассообмен-ЬШ, Ш.К-92 (Минск соответственно в 1968, 1972, 1976, 1980, 1984, 1988 и 1992 г.); Всесоюзном научно-техническом совещании по исследованию процессов тепло-и массообмена в кипящем слов (Иваново, 1969 г.); Всесоюзном научно-техническом совещании "Основные направления в создании высокоэффективных сушилок со взвешенным слоем материала для кноготоннак-ных производств и ускорение их внедрения в промышленность" (Москва, 1971 г.); III республиканской конференции "Повышение эффективности и совершенствование процессов и аппаратов химических производств" (Львов, 1973 г.); III и 1У Всесоюзных конференциях "Механика сыпучих материалов" (Одесса соответственно в 1975 и 1980 г.);

Всесоюзном научно-техническом совещании "Основные направления научно-исследовательских работ по аппаратурному оформлении электротермических и высокотемпературных процессов химических производств в девятой пятилетке", Термия-75 (Ленинград, 1975 г.); Международной школе-семинаре "Процессы переноса в неподвижных и псевдоожиженных зернистых слоях" (Минск, 1976 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Теплообмен и моделирование в энергетических установках" (ТУла, 1979 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Дальнейшее совершенствование теории, техники и технологии сушки" (Чернигов, 1981 г.); Республиканской научной конференции "Сушка и грануляция продуктов микробиологического и тонкого химического синтеза" (Тамбов, 1981 г.); Республиканском семинаре "Вибрационные процессы в народном хозяйстве" (Киев, 1979 г.); Втором Всесоюзном научно-техническом совещании "Создание и внедрение современных аппаратов с активными гидродинамическими режимами для текстильной промышленности и производства химических волокон" (Москва, IS8I г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование тепло-технологии металлургических процессов и агрегатов" (Свердловск, 1983 г.); Всесоюзной научной конференции "Проблемы энергетики теп-лотехнологии" (Москва, 1983 г.); II и III Всесоюзных научно-технических конференциях "Повышение эффективности тепломассообменных и гидродинамических процессов в текстильной промышленности и произ-.водстве химических волокон" и "Создание и внедрение современных аппаратов с активными гидродинамическими режимами для текстильной промышленности и производства химических волокон"(Москва соответственно в 1985 и 1989 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Научные проблемы современного машиностроения и их рещения"(Ленин-град, 1987 г.); Всесоюзной конференции по состоянию и перспективам развития техники псевдоожижения (Ленинград-Шдцубская, 1988 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 82 работы (основные из них приведены ниже), в том числе 26 статей в центральной печати, получено 3 авторских свидетельства на изобретение.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы и приложения, содержит 313 страниц основного текста, в том числе 61 страницу рисунков и 28 страниц литературных ссылок из 240 наименований, 71 страницу приложений.

Во введении отражена актуальность работы, ее цель, научная новизна и практическая ценность, сформулированы основные задачи исследования и представлены результаты, выносимые на защиту, отражен личный вклад автора.

В первой и второй главах содержатся результаты исследования гидродинамики и теплообмена виброкипящего слоя с погруженным в него пучком вертикальных или горизонтальных труб соответственно. В третьей главе приводятся результаты экспериментального исследования гидродинамики и теплообмена в заторможенном увлажненном вибро-кишщем слое. В четвертой - рассмотрены процессы внутреннего тепло-переноса (эффективной теплопроводности и температуропроводности) в свободном и заторможенном виброкипящем слое. В пятой главе описаны результаты экспериментального исследования поведения тонкодисперсных материалов на крутонаклонной вертикально вибрирупцей поверхности и теплообмена такой поверхности при наличии на ней тонкодисперсного материала. Наконец, в тестой главе рассмотрено влияние на внешний теплообмен шероховатости поверхности, давления газовой среды и отсутствия строгой фиксации тела в виброкипяшем слое. Обсуждаются также результаты экспериментального исследования пульсаций скорости газовых потоков, возникащих в виброслое, и коэффициентов теплоотдачи от различных по высоте участков вертикальной пластины и некоторые вопросы аналогии виброкипящего слоя с капельной жидкостью.

I. ГИДРОДИНАМИКА И ТЕШЮ0Н.1ЕН ВИБРОКИПЯЩЕГО СЛОЯ С ПОГРУЖЕННЫМ В НЕГО ПУЧКОМ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ТРУБ

При вертикальном расположении труб последние позволяют полностью использовать объем слоя большой высоты, не создавая препятствий для движения дисперсной среды в вертикальном направлешш. Кроме того, для них значительно меньше размеры пограничной зоны и резко снижается неравномерность коэффициентов теплоотдачи об по периметру труб. Шесте с тем, экспериментальные данные по локальному теплообмену, полученные в работе с помощью трубчатых калориметров диаметром 25, 40 и 55 мм, свидетельствуют о существенной неравномерности распределения коэффициентов оС по высоте труб(рисЛ). При этом в виброкипяшем слое можно выделить, как правило, две области интенсивного теплообмена. Одна из них расположена у верхней границы, другая - у нижней. Причем в слое частиц электрокорунда 0,13 и 0,32 мм в области у нижней границы максимум в большинстве случаев меньше и менее выражен. В ядре слоя наблвдается, как правило, область пониженных коэффициентов теплоотдачи, размеры которой возрастают с ростом высоты засыпки. Установлено также, что с повышением амплитуды вибрации коэффициенты об увеличиваются практически на всех участках труб, а с изменением частоты до резонансной

Вт/м2- К

180 2,мм

Рис. I. Изменение коэффициента об по высоте вертикального пучка из 7-ми (а) " 19-ти (б) труб, корунд, Н0= 180 мм, сСТ = = 0,13 мм. с6гр= 25 мм, £>с = ГЭО мм: а - S =65 мм, А = 0,7 мм: I - } = 24 Iii; 2 - 28; 3 - 32; 4 - 36: 5 - 40; б - S =38 мм, =28 ГЦ: I - А = 0,7 мм; 2 - 1,1; 3 - 1,3; 4 - 1,5.

коэффициенты теплоотдачи вначале возрастают, а затем уменьшаются. Увеличению интенсивности локального теплообмена способствует и переход к слою частиц меньшего диаметра.

Характер зависимостей об (2), абсолютные значения коэффициентов об , влияние на них параметров вибрации, размера частиц, высоты слоя и плотности компоновки пучков обусловлены гидродинамической обстановкой, которая создается в виброкипящем слое в целом и вблизи поверхности теплообмена. Анализ литературных данных по пульсациям порозкости слоя и давления газовой среды в различных горизонтальных сечениях засыпки (йгжкоз, Колпаков), а также результатов настоящей работы по пульсациям давления газа позволил установить, что гидродинамическая обстановка в целом связана с волновым механизмом распространения силовых импульсов, генерируемых вибрирующим гном, на котором находится сыпучий материал.

3 частности, выделены волны давления двух основных типов: прямые, зарождающиеся У дна в момент падения засыпки, имеющие крутой передний и пологий задний фронт и движущиеся вверх, и обратные, которые движутся от верхней границы слоя вниз с меньшей скоростью и имеют крутой задний и пологий передний фронт. Суперпозиция этих волн, а также особенности поведения верхних и нижних частей засыпки по сравнению с ядром слоя и определяют характер кривых об (2). Например, увеличение коэффициента об при смещении из ядра слоя к его границам связано с тем, что расширение слоя происходит в основном за счет частей засылки, лежащих у ее границ. Это приводит к большей подвижности материала у границ слоя, чем в ядре. В свою очередь материал у нижней границы периодически уплотняется вибрирующим дном, в результате чего коэффициенты об здесь несколько

5, Вт/и2-К oL, Вт/м^-К

Ric. 2. Изменение коэффициента об от частоты (а) и амплитуды(б) вибрации для вертикальных пучков, 25 мм, Сот = 0,13 мм, корунд: а - А = U,7 - 4 - 28 Та: I - одиночная труба. Н0= = 180 мм: 2-7 тпуб. S = 65 мм, Н0= 120 мм; 3 - 7, 65, 1б0; 4 -7, 65, 270; 5 19, 32, 180.

меньше, чем в верхней части слоя. Кроме того, увеличение коэффициентов теплоотдачи по мере приближения к верхней границе обусловлено тем, что именно здесь в результате суперпозиции прямых и обратных волн наблвдаются наиболее острые максимумы перепада давления, создавдие благоприятные условия для увеличения потоков газа и частиц.

При резонансных режимах возникали волны давления типа стоячих. В этом случае распределение пульсаций давления газа по высоте слоя было сравнительно однородным; таким же был и характер изменения коэффициентов теплоотдачи по высоте труб: с примерно одинаковыми максимумами у границ засыпки и неглубоким минимумом в ядре слоя.

Меньшие значения локальных коэффициентов теплоотдачи, полученные в опытах для труб, расположенных в пучках, объясняются появлением дополнительного фактора, связанного со стесненностью слоя, снижающей интенсивность движения дисперсной среды в целом.

Анализ средних коэффициентов теплоотдачи об для одиночных вертикальных труб и пучков показал (рис. 2), что основные закономерности, установленные для локального теплообмена, выполняются и для коэффициенов oZ. . В частности, с ростом частоты вибрации коэффициенты теплоотдачи проходят через максимум,а с увеличением амплитуды - монотонно возрастают. Получено также, что с ростом высоты слоя величина коэффициентов об уменьшается. В этом случае для одиночной трубы ослабевает влияние размера частш и частоты вибрации. Размещение пучков труб приводит к снижению интенсивности теплообмена. Сравнение различных типов вертикальных поверхностей с помощью обобщенного параметра f врб-Я/1£л , позволило выяснить условия.

при которых целесообразно использовать поверхность в виде пучков .вертикальных труб. Результаты экспериментального исследования по средним коэффициентам теплоотдачи представлены в виде эмпирических уравнений и обобщенных графиков.

На основании известной из литературы модели виброкипящего , равномерно расширяющегося в фазу полета и снимающегося до порознос-ти неподвижной засыпки в фазу контакта (Дуевич, Еапонцев), было получено уравнение для момента отрыва материала от вибрирующей поверхности . ± * 1 РЩ-Р(^) 7 .

учитывающее расширение засыпки и распределение давления газа по высоте слоя. Приведены характеристики вибронасоса, снабженного специальным малоинерционным обратным клапаном, позволяющим усилить описанный в литературе "насосный эффект" (Членов,.Михайлов) в виброки-пящем слое.

2. ЩРОДИНАМИКА И ТШООШЕН ШБРОКИПЯЩЕГО СЛОЯ С ШГРУЖШШМ В НЕГО ПУЧКОМ ИЗ ГОШЗОНТАЛЫЖ ТРУБ

При размещении горизонтальных труб в вкброкипящем слое происходит, в основном, поперечное их обтекание дисперсной средой. В этом случае трубы является плохообтекаемыии теле «!.' Кроме того,, при вертикально направленной вибрации, когда погруженные в слой трубы жестко связаны со стенками камеры, происходит силовое взаимодействие между лобовой и кормовой поверхностями труб а виброкипяпим " слоем. В результате у поверхности труб формируется пограничнаязона е особыми свойстваг.я, которая существенно влияет на интенсивность теплообмена. Наряду с этим при размещении насадки в виде пучков ' изменяются также характер и интенсивность циркуляционных контуров, возникающих в виброкипяяем слое.

Изучение обтекания горизонтальных труб и пучков вгброкипяшет слоем проводилось путем фотографирования в рентгеновских лучах, скоростной киносъемки и визуальных наблюдений яри стробоскопическом освещении в аппарате с размерами в плане 160.x 60 мм и высотой 200 мм. Опыты проводились с одиночными трубами диаметром 25 и 38 toi и однорядными и двухрядшсш (коридорными я ваяатнкыи) пучками из них. В качестве дисперсного материала применялся электрокорувд со средним диаметром частиц d*7 » 0,12 - 0,8 га, высота которого составляла 120 - 160 ш.

Обнаружено, что вокруг труб образуется пограничная зона в виде светлого ореола, предстадящая собой менее плотную для рентгеновски* лучей среду. Величина и форма пограничной зоны зависят от параметров вибрации, размера частиц и диаметра труб. Установлено, что в слое крупных частиц (й£т>0,5 мм) пограничная зона образуется на верхних и нижних частях трубы, а с уменьшением размера частиц (при (¿т4 0,32 мм) появляется и на Соковых участках трубы. В слое частиц сСт = 0,06 км преобладает"газовый" механизм виброожижения, поэтому структура слоя около трубы в среднем мало отличается от областей вдали от нее и светлый ореол отсутствует.

Применение скоростной киносъемки (800-900 кадров/с) позволило выяснить механизм образования пограничной зоны. Установлено, что в слое частиц 0,5 мм она представляет собой периодически изменяющийся воздушный зазор между поверхностью трубы и первым рядом частиц, вс• гчина которого равна

&Ц, = 5-со$Ч> - ъ +-/гг- . (2)

В сдс частиц (¿т4. 0,32 мм из-за более низкой газопроницаемости засыпки избыток воздуха в образовавшемся зазоре перемещается в виде пузырей вверх вдоль боковых участков трубы, способствуя формированию здесь пограничной зоны.

Ори погружении однорядного пучка характер обтекания практически не отличается от одиночной трубы, а для двухрядного зависит от типа пучка и от того, в каком ряду расположена труба. В частности, для коридорного пучка около участков поверхности труб, обращенных друг к другу, пограничная зона существенно ыекьае ввиду того, что в этих областях слоя образуются застойные зоны, отсут-ступцие в шахматном пучке.

Локальный теплообмен. Исследования проводились с помощью термоэлементов диаметром 25 и 38 мм, в продольных пазах которых заподлицо с поверхностью размещались калиброванные полосы шириной 5 мм. Общее число полос по окружности составляло 12 и 16 штук.

Установлено, что во всех случаях для одиночных труб, одно-и двухрядных пучков (рис. 3) теплоотдача существенно изменяется по периметру, прачем мики^ы коэффициента обр наблюдается г нижней части (точка I); аналогичный ииниадум имеет место и для верхней точки II, так как именно в окрестности этих точек толщина пограничной» зоны, являющейся основным термическим сопротивлением, наибольшая. Кроме того, для коридорных пучков снижение теплоотдачи на участках, обращенных друг к другу, связано с наличием застойных зон.

Рис. 3. Локальный теплообмен для труб нижнего (сплошные линии) и верхнего (штриховые линии) рядов горизонтального щпоса с шахматным расположением, сС10= 38 мм, корунд, Ня= 160 мм, f = 20 Ш, А =3,5 мм; 1.1' - \= 0,8 мм; 2, 2- -6,32; т 3, 3» - 0,12.

Максимум коэффициента теплоотдачи сСЧ) для одиночной трубы отстоял от нижней точки I на угловом расстоянии Ч> = 40-70°. С увеличением амплитуда вибрации в слое частиц сСт^ 0, 5 мм он перемещался в верхнюю точку. Аналогичный эффект наблвдался и для труб верхнего ряда двухрядного пучка. Для однорядных и двухрядных пучков максимум теплоотдачи за исключением оговоренного выше случая устойчиво располагался в области V = 90°. С ростом амплитуды вибрации или уменьшением диаметра частиц коэффициенты Ы,<р увеличивались на всех участках поверхности труб.

Обнаружено различие характера распределения и численных значений коэффициентов теплоотдачи для труб первого и второго рядов двухрядного пучка, причем в области невысоких параметров вибрации большие коэффициенты об^ наблвдались для верхнего ряда. С ростом параметров вибрации теплоотдача для обоих рядов коридорного пучка выравнивалась, а в шахматном для нижнего ряда была даже выше, чем для верхнего (рис. 3).

Сравнение локального теплообмена для коридорных и шахматных пучков показало, что в слое частиц 0,12 мм интенсивность теплообмена в шахматном пучке выше, а в слое крупных частиц величина и характер распределения коэффициентов сСу, мало отличаются для обоих типов насадок.

Детальная оценка' неравномерности распределения коэффициентов теплоотдачи позволила установить, что для одиночной трубы величина

— достигает 0,5-0,9, снижаясь с увеличением параметров вибрации до 0,1-0,3, а для пучков труб не превышает 0,7.

Анализ средних коэффициентов теплоотдачи. Установлено, что для одиночных труб и однорядных пучков с ростом относительного ускорения вибрации К коэффициенты об проходят через максимум, величина которого уменьшается с увеличением размера частиц и смешается в область больших значений К. Такое же смещение максимума возможно

ВтА&к

и'5

400 300

200

100

Рис. 4. Зависимость об луч от А для двухрядных пучков с коридорным (сплошные линии) а шахматным (штриховые линии) расположением труб, «Сга = 38 мм, корунд, На= 160 мм.^ = 20 Ш: I - сСг = 0.12 мм; 2 - 0,32; 3 - 0,5: 4 - 0,8; 5 - одиночная труба, 0,12: 6 - однорядный пучок, оитш 0,12 мм.

в с повышениемчастоты вибрации. Изменение диаметра труб с 25 до 38 мм мало отражается на интенсивности теплообмена как для крупных, так и для мелких частиц.

При размещении двухрядных пучков с увеличением параметров вибрации или уменьшением размера частиц коэффициенты об также возрастают, но максимум наступает при больших значениях К, что обусловлено тормозящим влиянием насадки. Представление опытных данных в виде средних коэффициентов теплоотдачи для всего пучка в целом (об.луч ) позволило установить (рис. 4), что интенсивность теплообмена выше для шахматного пучка лишь в слое частиц 0,12 мм. При 0,32 мм коэффициенты о6Луч ДЛЯ обоих типов насадок примерно одинаковы. Сравнение этих данных с коэффициентами о6 для одиночной трубы и однорядного пучка показывает (рис. 4), что увеличением параметров вибрации можно и для двухрядных пучков достичь высокой интенсивности теплообмена, к току же общая поверхность таких насадок значительно больше.

Опытные данные обобщены следующими эмпирическими соотношениями со среднеквадратичным отклонением от экспериментальных точек, не превышающим 152:

при Яш = 0,07-0,22 м/с для обоих пучков °£луч/<Ап = ;

при Яш > 0,22 м/с ~

¿1'

оС

пуч

= о6т ', где для коридорного пучка

580

+ о,2).

= 490-(2*221 + 0,27); для шахматного . «Г

Формулы справедливы при условиях опытов, когда j = 20-60 и А = 1,0 - 3,5 мм.

На примере слоя порошкового молока рассмотрены особенности гидродинамики и теплообмена тонкодисперсных термолабильных материалов в виброкипящем слое с насадкой. Установлено, что с введением насадки границы начала виброожижения и образования пузырей сдвигаются в сторону более высоких параметров вибрации по сравнению со свободным слоем. Кроме того, обнаружено, что на верхних и нижних

участках поверхности труб происходит наслоение материала, а в коридорном пучке имеются застойные зоны, которые с увеличением параметров вибрации могут быть ликвидированы. Для шахматного пучка оказывается возможным устранить и наслоение материала. Показано, что с изменением положения одно- и двухрядных пучков относительно вкбрирущей поверхности максимальная интенсивность теплообмена достигается при центральном рзмещении их в слое. Опытные данные по средам коэффициентам теплоотдачи для одно-, двух- и трехрядных пучков обобщены в виде критериальных уравнений.

В работе приводится методика расчета нагрева дисперсного материала з вкброкипящем слое с наседкой из горизонтальных труб, основанная на соотношениях, полученных для установок со свободным виб-рокипящпм слоем периодического ели непрерывного действия (Гинзбург, Сыроедов, Шейман, Зелепута). В частности, при условии tc = const

а if^'W-^-Vir,)' (3>

где Stny4 = ■ • | - коэффициент заполнения.

3. ГИДРОДИНАМИКА И ШШХШЯН ЗАТОШЭЕЕ-ШОГО УВЛАЖНЕННОГО ВИЕРОКИПЯЩЕГО СЛОЯ

3 общем случае обрабатывемый дисперсный материал может иметь некоторую начальную влажность. Кроме того, одним из распространенных технологических процессов является сушка сыпучих материалов. При кондуктивном подводе тепла дополнительная интенсификация таких процессов может быть достигнута введением в виброслой развитой поверхности в виде пучков вертикальных ели горизонтальных труб. Наличие влаги существенно изменяет сзойстза сыпучих материалов, его поведение при вибрационном воздействии,-отражается и на теплообмене.

Анализ литературных данных показал, что в увлажненной засыпке сила капиллярного взаимодействия FK между частицами зависит от количества и состояния влаги в сыпучем материале, причем с ростом объемного влагосодержангя она проходит через ьэксимум. Характер изменения величины FK таков, что в области Wgi = 0-1 % происходит резкое возрастайте силы FK , после чего ее изменение в том . числе и за макстдтгом незначительно. Цра высоком влагосодержания отдельные жидкостные мостики (капиллярно-стыковая фориа связи) объединяются друг с другой (канатное состояние капиллярной влаги). В этом случае сила аутогезии зависит на только от количества, влаги, но и от размера порового канала, причем с ростом влагосодержангя сила FK возрастает, а с увеличением порозности - уменьшается.

ТакоЁ характер изменения силы /-к , дополнительно возникавдей во влажной засыпке, отражается как на условиях нвчала ее виброожижения, так и в дальнейшем на поведении влажного виброкипящего слоя. В частности, экспериментально установлено, что для непористых материалов (корунд и др.) можно выделить три участке, на которых влажность по-разному влияет на начало виброожижения на первом участке наблвдается резкое увеличение Кц, затем при = 3 - 22% рост Кд замедляется и при 22% вновь резко возрастает. Лля непористых материалов (шамот и др.) поверхностная влага и жидкостные мостики между частицами образуются лишь при достаточном увлажнении слоя. Поэтому с ростом происходило постепенное увеличение Кр, а после насыщения влагой пор самих частиц такие материалы вели себя так же, как и непористые.

Визуальные наблюдения показали, что при размещении в увлажненном виброкипящем слое вертикальных или горизонтальных пучков происходит снижение интенсивности движения дисперсной среды в целом, и особе-чо в верхней части слоя с вертикальными трубами. Размещение горизонтальных пучков в слое электрокорувда приводит к тому, что уже при слой практически не виброожижался. Напротив, по-

ристые материалы сохраняют сыпучие свойства при высоком влагосодер-жании. На примере лигнина подробно анализируется поведение пористого полидисперсного материала с погруженной в него насадкой из горизонтальных труб. Отмечается, что более крупные частицы и образую- щиеся гранулы из мелких скапливаются преимущественно в верхней части слоя, а мелкие - в нижней.

Теплообмен в заторможенном увлажненном виброкипящем слое. Типичные данные по локальному теплообмену для вертикальных труб приведены на рис. 5. Из рисунка видно, что, как и для сухого материала, во влажном слое наблвдается существенная неравномерность распределения коэффициентов об по высоте труб. Примерно такой же и характер кривых с6(2): с явно выраженным максимумом в верхней части слоя и некоторым, иногда значительным увеличением коэффициентов об- у нишей границы. Кроме того, с увеличением влажности для непористых материалов коэффициенты теплоотдачи сначала уменьшаются . практически по всей длине труб, а затем возрастают, превышая при

определенном влагосодержании их значения для сухого материала.__'

фи высокой влажности для труб в пучке одновременно изменяется и характер зависимости оС(£): резко возрастает интенсивность теплообмена в ядре слоя и значительно снижается у верхней и нижней границы.

Вт/м2- К

800 „ 1

U

600 - \

400 \

JL^-

200 в—а—о—о- 1 <

0 60

об, аг/м2- к

Z, мм

180 г,мл

Рис. 5. Изменение коэффициента об по высоте вертикальной трубы (а) и вертикального пучка из 7-ми труб (б) во влажном слое, drm = 25 мм, корунд, На= 180 мм, = и, 13 ил, f = 40 Di; А = = CL9 мм, а: I - «/„5-= 0: 2 - 0,4%; 3, 4 - 5$; 4 - А = 2 ил; б: I - 0; 2 - 0,5%; 3 - 1,0; 4 - 5,0; 5 - 15.

оС, Вт/и • К 500

400k;

—

iooH

0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 5 10 15 20 VC^g,

Рис. '6. Зависимость коэффициента oZ. от w „г-для вертикальной трубы в виброслое корунда, Н0= 180 мм, ¿0Т = = 0,13 мм, cLTp = = 25 мм, f = 40 Та: I - А = 0,5 км: 2, 2', 2" - 0.9: 3 - 1,4; 4 -2,6; 2» - шамот, dy = = 0,32 мм; 2" - пучок из 7-ми труб, корунд, &гт = -мм; 4470°С.

Осредненные по поверхности трубы коэффициенты теплоотдачи оС позволяют более определенно судить о влиянии влажности на теплообмен в виброкишщем слое (рис. 6). В частности,для непористых материалов хорошо прослеживается начальный участок снижения интенсивности теплообмена, после которого коэффициенты теплоотдачи возрастают, а затем вновь уменьшаются, стремясь к коэффициентам об , соответствующим жидкостному виброкипящему слою (Зайцев). Начальное увлажнение слоя для непористых материалов приводит к появлению жидкостных мостиков, препятствующих виброокижению слоя, отсюда и наблюдаемое снижение коэффициентов теплоотдачи. Вместе с тем наличие поверхностной влаги несколько уменьшает термическое сопротивление на границе стенка т виброкипящий слой из-за периодического смачивания ее влажным материалом. Кроме того , воздействие капил-

лярных сил немонотонно, поэтому, начиная с некоторой влажности, теп-теплоотдача возрастает, а затем в области, соответступцей канатному состоянию влаги, вновь падает. Для пористых материалов начальный участок уменьшения коэффициентов теплоотдачи отсутствует, так как жидкостные мостики образуются не сразу: определенная часть влаги целиком впитывается частицами, в результате чего плотность их увеличивается, что приводит к некоторому увеличению теплоотдачи в верхней части слоя и уменьшению в нижней. Поз го;,у величина средних коэффициентов об изменяется мало (рис. 6, кривая 2').

В работе приводится подробный анализ влияния параметров еи6-рашш, размера частиц и высоты слоя на локальные и средние коэффициенты теплоотдачи в увлажненном виброкипкпек слое с насадками из вертикальных и горизонтальных труб.

При изучении влияния температуры поверхности трубы на теплообмен к увлажненное виброкиляоелу слою непористых материалов установлено, что прп вид зависимостей об сильно изменяется. Во-первых, у них отсутствует участок начального снижения коэффициентов теплоотдачи, наблвдаемый при < Ьн . Во-вторых, при дальнейшем повышении влагосодержания прослеживается тенденция к снижению коэффициентов теплоотдачи, так как в результате интенсивного парообразования концентрация пара в пристенном слое возрастает и он устремляется в ядро слоя, где его кондесация приводит к снижению интенсивности циркуляционного движения дисперсной среды.

4. ЭФФЕКТИВНАЯ ТШОПРОВОДЮСТЬ (ТЭШЕРАГ'-РОПРОВОД-НОСТЬ) В БЙБРОКИПЯПЦЗ СЛОЕ

В виброкипящеы слое наряду с внешним теплообменом необходимо учитывать внутренний теплоперенос из одной области слоя в другую. Последний можно характеризовать эффективным коэффициентом теплопроводности или температуропроводности. Такой подход предполагает справедливость диффузионной модели виброкипящего слоя, границы применимости которой определяется соотношением мезсу мелкомасштабными и крупноюсштабными движениями частиц и их агрегатов в объеме рассматриваемой системы.

Эффективная теплопроводность в свободном виорокнпявем слое. В этом случае роль крупномасштабных движений дисперсной среды невелика в слое небольшой высоты и при развитых режимах впброожиже-ния. Бри таких условиях градиент температуры в вертикальном направлении мал и для описания внутреннего теплопереноса можно ис-

■¿эф. Вт/м-К

__Рис. 7. Эффективная теплоцро'вод-

оя комм,

10 ■

пользовать уравнение Сурье, в которое входит эффективный коэффициент

1

■еплопроводности в горизонтальном

О 4 8 12Ли3,м^/с3 направлении,

Используя стационарную методику.

была изучена эффективная теплопроводность вакуукированного виброки-пящего слоя. Вакуумирование системы приводи? с одной стороны к ослаблению циркуляционного перемещения материала, а с другой - к возрастаю™ интенсивности случайных колебательных движений частиц,что расширяет границы применимости диффузионной модели..Исследования прозодклись в аппарате диаметром 154 мм при ~ = 40-90 Гц, А = = 0,1-1,0 о при давлении Р ^ 133 Па. 3 качестве дисперсного материала использовался электрокорунд с размером части 0,16, 0,32 и 0,63 та:. Установлено (рис. 7), что в вакуутгпровакном слое с ростом параметра 1?ш коэффициент Лзд проходит через максимум. Наличие максимума обусловлено тем, что 'в вакууме з области высоких параметров вибрации (К-> 4-6) в основном возрастает вертикальная составляющая скорости движения частиц, что привод!:? к расширению слоя, а в горизонтальном направлении интенсивность движения частиц изменяется в меньшей степени. По это:." небольшого увеличения порозкостп слоя оказывается достаточно, чтобы привести к уменьшению коэффициента в горизонтальном направлении.

Вакуумирование системы позволяет также выяснить роль частиц в процессе внутреннего теплопереноса. Пйоведенные исследования прп атмосферном давлении и в вакууме показывают, что Л эф я горизонталь-• ном направлении при Р 4 133 Па уменьшается всего лишь на 40-60$, зато по сравнению с неподвижной засыпкой внутренний теплоперенос возрастает на один-два порядка. Следовательно, именно конвекция частиц предопределяет интенсивность внутреннего теплопереноса., В работе приводится сравнение полученных коэффициентов теплопроводности при атмосферном давлении с результата:® других исследователей (Тамарин, Кальтман, Зайцев, Шейкан, Зелепуга).

При изучении эффективных коэффициентов теплопроводности прп атмосферном давлении в протяженном влброюшвщем слое применялась нестационарная методика, основанная на решения известной задачи

теплопроводности в бесконечном стержне с теплоотдапцей боковой поверхность:) и распределенною на . некотором участке стержня мгновен-шла источниками тепла. Исследования проводились в .виброаппарате лоткового типа длиной €00 мм и поперечным сечением ПО х 150 мм. Вертикальная подвижная перегородка делила весь объем лотка на две камеры: горячую, дайной 100 мм, и измерительную, в которой регистрировалась температура слоя в трех сечениях, удаленных от подвижной перегородки на 30-150 ш.Параметры вибрации изменялись в пределах: i = 30-60 Щ, А> 0,6-1,2 мм, высота слоя составляла 40-80 мм. Применялся электрокорунд диаметром 0,07-1,25 мм. Обнаружено монотонное увеличение коэффициентов d^ с ростом амплитуды вибрации, а с изменением диаметра частиц величина проходит через максимум, наблюдаемый при d/T - 0,32 мм. Кроме того , анализ полученных данных показал, что различия в коэффициентах аЭф , подсчитанных в блиянем и отдаленных сечения*, связаны с тем, что в процессе внутреннего теплопереноса в элементарный объем слоя с одной температурой попадают частицы с другой температурой, движущиеся и обме-ниващиеся теплом с конечной скоростью, Учет последних эффектов привел к необходимости использования гиперболического уравнения теплопроводности. Однако роль релаксационных процессов, как правило, невелика, поэтому применение параболического уравнения теплопроводности оказывается правомерным. •

Данные по эффективным коэффициентам диффузии, полученные в проточном лотковом виброаппарате методом меченых частиц, подтвердили адекватность процессов перемешивания в свободном виброкшхящем ' слое одаопараметрической диффузионной модели.

Эффективная теплопроводнооть в заторможенном вибтюкштящем слое. При размещении пучков труб в виброаппарате лоткового типа резко уменьшаются масштабы циркуляционного движения частиц, принимающие размеры порядка расстояний между элементами насадки. Поэтому в заторможенном виброкипящем слое по сравнению со свободным значительно расширяется диапазон параметров вибрации, при которых удовлетворительно работает диффузионная модель. Исследования эффективных коэффициентов температуропроводности проводились на той же установке, что и для свободного слоя, при тех же параметрах вибрации, высоте слоя и размерах частиц электрокорунда. Цилиндрические элементы насадок диаметром 10 и 15 мм компоновались в коридорные и шахматные вертикальные или горизонтальные пучка; последние размещались как вдоль аппарата, так и в поперечном направлении.

12 10 8 6 4 2 0

Рис. 8. Зависимость CLSé> от i в слое корунда &г * 0,07 мм (сплотаые линии) в &т ш 0,63,мм (штриховые линии), Нв ■ =» 60 ш.Оггр В ICTMMt А » 1,0 мм. Si ■ ■ ¿i в 20 мм: I, I» - горизонтальные поперечные пучки; 2, 2* - горизонтальные продольные; 3, 3» - вертикальные коридорные; 4, 4» - вертикальные шахматные.

\v -

30

40 f, ТЦ

Продольный и поперечный ваги изменялись в пределах 20-40 мм.

Влияние амплитуды вибрапта. Во всех случаях с ростом амплитуды коэффициента а$ф монотонно возрастают. Однако характер зависимостей (13фШ был" различным и определялся особенностями изучаемой системы. В частности, в виброкипящем слое с насадками из вертикальных труб для частиц с£-г 4 0,32 мм существует область резкого увеличения коэффициентов , соответстущая переходу слоя из виброподвижного состояния, характеризующегося низкой интенсивностью движения частиц, в виброкипящее и фонташгругцее.

Влияние частоты вибрации. -.При изменении частоты опытные кривые проходят через максимум, а для вертикальных пучков в через ки-нищи (рис. 8). Показано, что максимальные значения коэффициентов температуропроводности обусловлены резонансншш лвлеишя, наблюдаемыми в виброкишгием слое. С ростом диаметра часто характер кривых ) сохраняется, но сама кривые смещается вниз. К та-

кому же эффекту приводит и уменьшение амплитуды, только з этом случае максимумы не только уменьвается, но п постепенно гыроада-ются.

Используя представления о коэффициенте "диффузии температуры" <04, как аналоге коэффициента температуропроводности, определяемого интенсивностью, мелкомасштабных двигений фаз, п результаты спектральной теории процессов переноса (Хинце, Лайб).с учетом уравнения движения осциллятора 'в сопротивляющейся среде, позволившего найти спектральные плотности смещений частиц, выведено соотношение, которое для условий опытов упрощалось и имело вид:

_ г-г* и*-Л+ ь*-Г\

С0,

где X г-со*, Шг

wm

А. в А {и ) - коэффициент COapOTSBSSSai,

в

соответстувдий частоте вибрации , при которой кайл сдается максимум величины ; $ = и) /и)т . Получено хорошее совпадение соотношения (4) с опытными данными.

Влияние размера частиц. При развитом виброожижении значения а эф с ростом размера частиц монотонно уменьшаются, так как в этом случае происходит изменение состояния слоя: от виброфонтани-ругацего для мелких частиц с наибольшей интенсивностью их движения через вибровзвешенный к поршневому, когда движение частиц в горизонтальном направлении незначительно. При менее интенсивных режимах монотонность кривых &^(сСг) нарушается: значения Л3ф достигают максимума при сСт= 0,32 мм. Меньшая величина коэффициентов С1ф в слое частиц 0,07 и 0,16 мм объясняется тем, что силы ауто-гезии в таких системах больше п на их преодаление требуется более . интенсивное вибрационное воздействие. Вместе с тем размещение горизонтальных пучков в меньшей степени препятствует перемещению как мелких, так и крупных частиц вдоль аппарата, отсюда к слабая зависмость коэффициентов температуропроводности от размера частиц.

п-./дние характеристик насадки. Способ компоновки (коридорный или шахматный) для вертикальных пучков при оптимальных условиях виброожижения и = S¿ =: 20 мм практически не влияет на зависимость &ф(А) для слоев из частиц сСт £ 0,32 мм и существенен при с(,тЬ- 0,63 км. С увеличением шага между элементами насадки влияние типа пучка ослабевает и для слоев крупных частиц. При частоте вибрации, отличающейся от оптимальной, для мелких частиц к при всех частотах для крупных значения в слое с коридорным пучком Екще, чем с шахматным (рис. 8). С увеличением шага насадки до $1 = $2 = 40 мм значения коэффициентов СС^р для коридорного и шахматного пучков выравниваются, а при сСт -й 0,32 км сказываются несколько большими в .слое с шахматной насадкой. Сравнение показывает (рис. 8), что эффективная температуропроводность вше в слоях с горизонтальными пучками, так как последние, жестко связанные с виброаппаратом, являются дополнительным источником воздействия на сыпучий материал, способствуя боазей интенсивности движения дисперсной среды. Кроме того, используя метод меченых частиц, получены данные по коэффициентам дяффузот в заторможенном перегородками проточном виброаппарате.

5.1ВДГОДИНАМЖ И ТШООВДН ВИБРОШШШЕГО СЛОЯ, - . ОБРАЗОВАННОГО НА КРПЭДАКЯШНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Известный из литература ошгтный факт подъемного движения тон-

в-л.2.» Рис, 9. Зависимость коэффици-

йт/ы л ента об зф от Агси3 для порошка

окиси иттрия: I - в, = 24и;2 -30; 3 - 35; 4 - 40; 5 -45; 6 - при отсутствии на поверхности лотка сыпучего материала.

кодисперсных материалов (д^-* 0,06мм) на наклонной вертикально вибрирующей поверхности (Гриценко) может

30 л2иг',ил/с3 быть использован длн создания тех-

нологических аппаратов с наклонными элементами в виде плоских, конических и других поверхностей. При установке преграды на пути перемещапцегося вверх тонкодисперсного материала его подъемное движение прекращается, однако материал находится в динамически активном состоянии, удерживаясь на вибрирующей поверхности. Это позволяет увеличить время пребывания материала в аппарате и повысить эффективность его работы.

На примере порошков окиси иттрия и магния, оксалата эрбия и $торида диспрозия (&т = 0,0125-0,045 мм) изучены условия существования подъемного движения тонкодисперсных материалов на плоской наклонной поверхности (р1= 20-44°), определены границы бесструйного движения материалов, выделены характерные состояния поднимающегося слоя таких частиц, получены данные по скорости перемещения и высоте такого слоя. Установлено, что каждому режиму вибрации и углу наклона лотка соответствуют строго определенные значения скорости перемещения и высоты слоя. Результаты исследования удерживаю-сей способности конических тарелок с наружной и внутренней рабочей поверхностью обобщены следующими эмпирическими уравнениями:

Ц = 1,05-10-5(^-^)1'43(А2Ш3)°'8рм+ 3• IСГ4Ц -(32,5-Д)]>л

при Д < 32,5° и

и = 1,05-10-5(^/-Д^)1'43(А2а;3)0'8(32,5/^1)4'3рсл при 32,5°,

которые справедливы при сС£ = 142-245 мм,сСл" 45-135 мм, А =

= 1,8-2,8 мм, f = 14-25 й, где М в г, при среднеквадратичном от-

клонении от опытных точек до 9,3£.

На основании решения известной задачи стационарной теплопро-

водности полубесконечного массива с заглубленным в нем плоским ис-

точником тепла постоянной мощности разработана оригинальная методи-

ка исследования теплообмена крутонаклонной вертикально вибрирующей поверхности при наличии н£" ней тонкодисперсного материала. Ввиду

того, что в опытах коэффициенты теплоотдачи относились к разности

температур между поверхностью в окружающим водухом, их значения носат эффективный характер. С увеличением параметра А24У3 коэффициенты об^ф возрастает (рис. 9) и тем сильнее, чем больше угол наклона ^ . Интенсификация тешгоотдачис ростом угла р1 обусловлена тем, что в етоы случав толщина слоя материала, удерживаемого на поверхности, меньше, а динамическая активность его выше, в результате чего общее термическое сопротивление уменьшается. Коэффициенты о¿Эф увеличиваются в с ростом среднего размера частиц, что согласуется с известными данными для обычного виброкипящего слоя (Забродский, Замниус, Малккович, Таыарин), согласно которым для тонкодисперсных материалов коэффициент теплоотдачи пропорционален размеру частиц..

Результаты исследований обобщены в виде следующего уравнения:

,... мМм0-'3

— = Ч1г) > (5)

где Лг, - коэффициенту теплопроводности и кинематической вязкости воздуха при Ьш ; АV,, ) » 0,25-12, = - (0,9-40,5) «ИГ4, в 0.42-0.78 рад.

6. ОТДЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ ВНЕШНЕГО ТЕШЮОШША

Влияние шероховатости поверхности, давления газовой среды, отсутствия строгой фиксации тела в слое (свободно плавающее тело}, а также исследование пульсации скорости газовых потоков и коэффициентов теплоотдачи были рассмотрены на примере свободного виброслоя.

Пульсации скорости и коэффициентов теплоотдачи в виброкипяшем слое. Цульсации порозности слоя и давления газовой среды приводят к появлению неустановившихся потоков газа, влияющих и на внешний теплообмен. Исследование пульсации скорости газовой среды проводилось с помощью проволочного вольфрамового термоанемометра постоянной температуры диаметром 8 мкы и длиной 2 мм, снабженного защитной сеткой. Полученные 'осциллограммы свидетельствуют о регулярном изменении модуля ск$ости газа с частотой.вынужденных колебаний. На них можно выделить основной и дополнительный макетам и минимум, наличие которых обусловлено изменением величины и направления скорости газовых потоков. Ш мере удаления от вибрирующего дна размах и величина пульсации основного максимума возрастают. В слое более крупных частиц абсолютные значения основного и дополнительного максимума и минимума становятся меньше. Обнаруженные закономерности хорошо коррелируют с аналогичными зависимостями изменения порозности слоя и давления газовой среды в виброслое.

_/ I*. /.Я V , 10. Пульсации коэффициентов

ос^рот/гг'л ест на боковой поверхности вертикаль-

ной пластины в виброслое корунда,<£т = = 0,12 мм, Нв = 150 мм, f = 40 Пх.А = = 1,2 ш: I - пулсация ¿т, 3. /п = , ч . . = 0,07; пульсации об? : 2 - /./И = .! V V = 0,07; Г- 0,5; 4-0,93.

800 600

Анализ высокочастотных термо-граад , полученных с помощью пленочных термоанемометров постоянного тока, которые крепились на боковой поверхности пластины высотой 70 ш, 0,06 размещенной в центре виброкипящего слоя высотой 150 мм, и рассчитанных по ним коэффициентов теплоотдачи оСг (рис. 10) показывает, что колебания коэффициентов оС^ имеют также перио-

^/0 02 0 04 0 067с лэтеский характер с частотой вынужден* ' ' ' ных колебаний. Но в отличие от температуры разшх пульсаций коэффициентов o£z был значительным: до 20-302 от оСг в слое частиц 0,12 и 0,32 ш. С увеличением амплитуды вибрации размах пульсаций коэффициентов оt^ возрастает, что связано с аналогичным изменением скорости газовых потоков.

Встодинакика и теплообмен тел, свободно атващих в виброкшя-щем слое. Известно, что при свободном размещении тел в виброкипящем слое они мнут плавать на поверхности, находиться в погруженном состоянии или периодически всплывать и погружаться.

Изучение режимов плавания тел (шаров и дисков с размерами в плане до 60 км) в виброслое корунда высотой 50-120 ш с размером частиц 0,07-1,25 км позволило установить, что медные шары плавали на поверхности лишь при К4 2; уменьшение плотности шаров расширяло область параметров вибрации, при которых тела плавали на поверхности. Влесте с тем тела с плотеостью р ^ 2300 кг/м3 всегда плавали на поверхности слоя. Для затонувших тел глубина их погружения с ростом амплитуды вибрации стрелялась я предельному значению. Равновесие тел на определенной глубине обусловлено динамическим воздействием пульсирующего движения групп частиц и потоков газовой среды, создающего под телом уплотненную область, препятствупцую дальнейшего погружению тела. В слое более крупных частиц этот же эффект связан с жесткостью каркаса частиц, периодически образушегося под телом.

При исследовании теплообмена применялся метод теплового регуляр-

ного режима. Использовались тела из высокотеплопроводных материалов, температура которых измерялась термопарами с тонкими и гибкими электродами, не оказыващими влияние на свободное движение тела в виброслое. В работе получено, что с ростом амплитуды вибрации происходит монотонное увеличение коэффициентов об , а с изменением частоты зависимость o6(f) имеет характерный экстремальный вид, свидетельствующий о существовании резонансных режимов в системе "виброслой - плаващее тело". Для свободно плаващих тел с увели-

Рис. II. Теплообмен свободно плаващих (I - 3) и фиксированных (I* - 3') тел в виброслое корунда, Нр= 90 мм, + - 40 Пь мед-вый диск диаметром 40 мм и толщиной 5 мм: I, I' - = 0,07 мм: 2, 2' - 0,32;

3, - 1,25,

чением размера частиц слоя так же, как и для фиксированных, наблюдается монотонное снижение интенсивности теплообмена. Подробно рассмотрено влияние на теплоотдачу плотности тел, их формы и геометрических размеров. Сравнительные эксперименты показали (рис. II), что коэффициенты теплоотдачи для свободно плаващих тел выше, чем для занимающих фиксированное положение в слое, что связано с особенностями гидродинамической обстановки в обоих случаях. Результаты исследований по теплообмену обобщены уравнением

справедливым при К = 2-20, Н^о^'70-1700, SbCAlLt - 2,8-4,7, ¿42/dT~ 4-290, p/j>cn = 1,4 - 4,1, где ¿t , ¿г - размеры тела в плане и в вертикальном направлении, со среднеквадратичным отклонением от опытных точек до 12$.

Влияние шероховатости поверхности на теплообмен в виброккпя-шем слое. Исследования проводились с вертикальной пластиной, на которой шероховатость была выполнена в виде треугольных пазов высотой 0,4 мм с шагом S s 0,5 мм, и с горизонтальными трубами диаметром 25 мм с метрической нарезкой шагом 0,5, 1,0и2,0мми волнистой резьбой с шагом 3 ым. В опытах при dr< S частицы слоя могли непосредственно вступать в контакт с выступами шероховатости, что приводило к увеличению теплоотдачи по сравнению с гладкой по-

240 Гс6,

200

ВтА&К

Рис. 12. Зависимость коэффициента об от давления Р в виброслое корунда, j = 41 А = = 0,28 мм, Нп= 45-50 мм: I - сб, = = 0,11 мм; 2 - 0,16; 3 - 0,32;

4 - 0,63.

верхностью. При условии d^ >£ около поверхности создавалось дополнительное термическое сопротивление, что снижало теплообмен. При поперечном расположении пазов шероховатости на вертикальной пластине последние оказывали тормозящее воздействие на восходящие или нисходящие потоки дисперсной среды, что резко снижало интенсивность теплообмена, в том числе и при условии

сСт < S.

Гидродинамика и теплообмен в вакуумированном виброкишпцем слое. Шдробно изучены состояния виброкипящего слоя электрокорунда с размером частиц от 0,055 до 0,63 мм при давлениях ниже атмосферного (Р = 60-10^ Па). Обнаружено, что уменьшение давление газовой среды играет такую же роль, что и увеличение размера частиц. Поэтому, например, слой электрокорунда с ¿т= 0,055 мм с понижением давления последовательно переходил от фонтанирупцего через виб-ровзвешенный к подвижному или поршневому режимам, наблюдаемым для более крупных частиц.

В опытах по теплообмену, которые проводились с помощью сферического зонда постоянной мощности диаметром 16 и 25 мм, получено, что коэффициент теплоотдачи сильно зависит от давления газовой среды (рис. 12), причем характер зависимости о£(Р) определяется параметрами вибрации и размером частиц слоя. Для относительно крупных частиц ( 0,32 мм) с понижением давления во всем исследованном диапазоне параметров вибрации наблюдается монотонное уменьшение коэффициентов оС . Такой характер кривых об(Р) при вакуумировании системы обусловлен постепенным уменьшением интенсивности движения дисперсной среды, а при достаточно низких давлениях, и теплопроводности воздуха, заполнящего промежутки меаду частицами (эффект Смо-луховского). Для мелких частиц эта монотонность нарушается и кривые о£(Р) проходят через максимум, лежащий в области давлений ниже атмосферного. Наличие максимума связано с тем, что слой мелких частиц с уменьшением давления переходит от фонтанирупцего режима к вибровзвешенному с большей интенсивностью движения фаз. Однако и

для мелких частиц при достаточно высоких параметрах вибрации вомож-но монотонное изменение коэффициента об . С понижением давления зависимость коэффициентов теплоотдачи от параметров вибрации и размера частиц значительно ослабевает.

Результаты исследования теплообмена в вакуумированном виброки-пящем слое обобщены интерполяционным уравнением

~ « 0,5/1 + ¿¿0,86(^P - - 2,33)7 (7)

со среднеквадратичным отклонением от опытных точек, не превыаащим 20%. Здесь Р в Па, (¿т в мм, о6м- наибольшее (для частицd,Tz.o,32rin при Р с I05 Па) или максимальное (для fi£riO,I6 мм при Р< I05 Па) значение коэффициента теплоотдачи, рассчитанное по результатам настоящей работы или других авторов (Лайковская, Сыромятников).

Вакуумирование системы позволило также оценить вклад конвективной составляющей коэффициента теплоотдачи, обусловленной потоками газовой среды, возникающими в непродуваемом виброкипящем слое, величина которого снижалась с ростом диаметра частиц с 30 до 17%.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

I. С помощью экспериментальных методов тензометрии и рентгенографии изучены гидродинамические закономерности, формирующие условия теплообмена между виброкипящим.слоем и поверхностью вертикальных или горизонтальных труб и пучков.

Анализ перемещения экстремальных и нулевых значений перепадов давления газовой среды позволил выделить два основных типа волн давления в виброкипящем слое: прямые, зарождающиеся у дна в момент падения засыпки, иыепние крутой передний и пологий задний фронт и движущиеся вверх, и обратные, которые движутся от верхней границы слоя вниз с меньшей скоростью и имеют крутой задний и пологий передний фронт. Рассмотрена идеализированная картина суперпозици таких волн давления газа. Получено уравнение для момента отрыва материала от вибрирующей поверхности с учетом расширения засыпки и распределения давления газа по высоте -слоя

Приведены характеристики вибронасоса, снабженного специальным малоинерционным обратным клапаном, позволяющим усилить описанный в литературе "насосный эффект" в виброкипящем слое.

2. Фотографирование в рентгеновских лучах подтвердило существование около горизонтальных труб пограничной зоны с особыми свойствами, форма и размеры которой зависят от параметров вибрации, диаметра труб и размера частиц, а для пучков - от типа компоновки.

Применение скоростной киносъемки позволило выяснить механизм образования пограничной зоны. В виброкипящем слое с коридорными пучками обнаружены застойные зоны. В слое тонкодисперсного термолабильного материала на верхних и нижних участках труб возможно образование наслоений из малоподвижного материала. Установлено, что размещение горизонтальной насадки в слое тонкодисперсного материала расширяет диапазон параметров вибрации от начала виброожижения до появления пузырей.

3. Получены данные по локальному теплообмену, которые свидетельствуют о существенной неравномерности распределения коэффициентов теплоотдачи как по высоте для вертикальных труб, так и по периметру для горизонтальных. Для вертикальных труб у границ слоя располагаются, как правило, области повышенных коэффициентов теплоотдачи, а в ядре слоя интенсивность теплообмена меньше. С увеличением высоты слоя размеры застойного ядра возрастают. Для разреженных пучков в сравнении с одиночной вертикальной трубой коэффициенты теплоотдачи уменьшаются в основном в верхней части слоя, а при размещении пучков с плотной компоновкой снижение интенсивности теплообмена происходит по всей длине труб.Дчя объяснения полученных результатов использованы представления о волновом механизме распространения импульса в виброкипящем слое и особенностях гидродинамической обстановки вблизи поверхности теплообтана. '

Для одиночных горизонтальных труб минимальные коэффициенты оСу наблюдались в нижней части трубы, а максимальные - на боковых участках. Установлено влияние типа пучка и номера ряда для двухрядной насадки на распределение коэффициентов теплоотдачи по периметру труб. Обнаруженные закономерности полностью согласуются с результатами исследований характера обтекания труб и пучков.

4. Проведены анализ и обобщение опытных данных по средним коэффициентам теплоотдачи для пучков из вертикальных и горизонтальных труб. Выполнено сравнение различных типов теплообменных поверхностей с помощью обобщающего параметра • Приведена методика расчета нагрева дисперсного материала в виброкипящем слое

с насадкой из горизонтальных труб.

5. Изучены условия начала виброожижения влажного слоя пористых и непористых материалов. Обнаружено три участка изменения влажности, на которых последняя по-разному влияет на начало виброожижения. Получены данные по локальным и средним коэффициентам теплоотдачи в увлажненном заторможенном виброкипящем слое. Установлена существенная неравномерность распределения коэффициентов теплоотдачи

по высоте труб, зависящая от вдагосодержания. Показано, что стес-нявдее воздействие пучка труб во влажном слое проявляется сильнее. Установлено, что для непористых материалов вначале с увеличением влажности коэффициенты теплоотдачи (как локальные, так и средние) уменьшается, а затем возрастают, превышая при определенном влаго-содержании их значения для сухого материала, а потом вновь уменьшаются, что связано с изменением состояния влаги в слое, немонотонностью воздействия капиллярных сил и изменением термического сопротивления в пристенной зоне. Для пористых материалов при увлажнении слоя начальный участок снижения коэффициентов теплоотдачи отсутствует. Приведены данные по локальным и средним коэффициентам теплоотдачи для пучков горизонтальных труб при размещении их в слое тонкодисперсного пористого материала. Показана роль температуры поверхности в процессе внешнего теплообмена в увлажненном виброки-пящем слое.

6. Проведен анализ применимости диффузионной модели к процессам внутреннего теплопереноса в свободном и заторможенном виброки-пящем слое. Изучено влияние параметров вибрации, геометрических характеристик слоя и насадки на эффективную температуропроводность в виброкипящем слое в горизонтальном направлении. Используя представления о коэффициенте "диффузии температуры" как аналоге коэффициента температуропроводности, определяемого интенсивностью мелкомасштабных движений фез, получено выражение, описывающее зависимость коэффициента от частоты вибрации, хорошо совпадающее с экспериментом. Установлено, что в слоях с горизонтальными пучками труб температуропроводность выше, чем в слоях с вертикальными. Методом меченых частиц проведена оценка эффективных коэффициентов диффузии в проточном лотковом виброаппарате, в том числе при наличии тормозящих вставок. Получены данные по эффективным коэффициентам теплопроводности в вакуумированном виброкипящем слое.

7. Изучены различные состояния тонкодисперсных материалов, поднимащихся по наклонной вертикально вибрирующей поверхности. Установлено, что с увеличением параметров вибрации или уменьшением угла наклона лотка скорость и высота слоя тонкодисперсных материалов возрастают. Получены данные по удерживащей способности конических поверхностей в зависимости от параметров вибрации, размеров поверхности и угла конусообразупцей к горизонту. Результаты обобщены эмпирическим соотношением.

Разработана методика исследования теплообмена крутонаклонной вертикально вибрирущей поверхности при наличии на ней тонкодис-

персного материала. Установлено, что с ростом параметров вибрации и угла наклона лотка коэффициент теплоотдачи увеличивается, причем достигается значительная интенсификация теплообмена по сравнению с поверхностью без материала. Результаты обобщены в виде критериального уравнения.

8. Методами тензометрии изучены пульсации скорости газа и коэффициентов теплоотдачи в виброкипящем слое. Установлено монотонное возрастание размаха и величины пульсации схорости газа по высоте засыпки. Проведен анализ высокочастотных колебаний коэффициентов теплоотдачи по высоте вертикальной пластины, а также нормированных автокорреляционных функций и энергетических спектров процесса.

9. Выделены основные характерные режимы плавания тел при свободной загрузке их в виброкипящий слой. Определены границы этих режимов. Обнаружено, что затонувшее тело не опускается на дно, а находится на определенной глубине, зависящей от параметров вибрации, размера частиц, физических и геометрических характеристик самого тела. Методом теплового регулярного режима подробно изучен теплообмен тел, свободно плававдх в виброкипящем слое. Установлено, что наибольший коэффициент теплоотдачи наблюдается от нижней (лобовой) поверхности тела. Выяснено влияние на теплоотдачу параметров вибрации, размера частиц, формы и размера тел, ух плотности. Обнаружено, что теплоотдача плаващих тел выше, чем занимающих фиксированное положение в слое. Результаты по теплообмену обобщены в виде критериальных уравнений.

10. Показано, что нанесение искусственной шероховатости на поверхности горизонтальной трубы или вертикальной пластины приводит к увеличению теплоотдачи при условии, когда размер частиц меньше шага шероховатости. Установлено влияние ориентации шероховатости на теплообмен в виброкипящем слое.

11. Обнаружено изменение состояния виброкипящего слоя при понижении давления газовой среды. Определены границы этих состояний. Приведены систегатичесяие исследования теплообмена в ваяуумирован-ном виброкипящем слое. Установлено, что: для среднезернистых материалов наблюдается монотонное уменьшение коэффициентов теплоотдачи с понижением давления, а для мелкозернистых - его величина проходит через максимум. Опытные данные по теплообмену обобщены в виде интерполяционных форцул.

12. Полученные результаты использованы прз разработке новых технологических аппаратов и методик расчета Свердловским НИИ хими-

ческого машиностроения. Всесоюзным научно-исследовательским институтом ЭНЕЕГОЦВЕТМЕТ, Всесоюзным научно-исследовательским институтом неорганических материалов. Конкретные рекомендации защищены тремя авторскими свидетельствами.

В итоге выполнения комплекса исследований получены новые результаты, которые можно квалифицировать как существенный вклад в теорию и практику виброкипящего слоя, и в частности, в одно из его перспективных направлений: внешний теплообмен и эффективную теплопроводность в заторможенном виброкшящем слое.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Лайковская Е.Ю., Сапожников Б.Г., Сыромятников Н.И. Процессы теплообмена и теплофизическпе свойства виброподвижных дисперсных сред //Тепло- и массоперенос. Минск: ИТШ АН БССР, 1968. Т. 5. С. 153-"".'3.

2. Сапожников Б.Г., Сыромятников Н.И. Исследование теплообмена р вахуумированном вибрирующем слое //Изв. вузов. Энергетика. 1969. К 5. С. 116-119.

3. Сапожников Б.Г., Сыромятников Н.И. Исследование эффективной теплопроводности вакууыированного вибрирупцего слоя //Инк.-физ. журнал. 1969. Т. ХУ1. * 6. С. 103&-1044.

4. Сапожников Б.Г., Сыромятников Н.И. Исследование теплообмена между поверхностью нагрева т. вибрирующим слоем при давлениях

- ниже атмосферного //Хим. пром. 1970. № 2. С. 143-144.

5. Марковский З.Ы., Сапожников Б.Г., Сыромятников Н.И. О влиянии давления газовой среды на состояние вибрирупдего слоя //Теор. основы химической технологии. 1970. Т. 4. Я 6. С. 935-939.

6. Исследование теплообмена и гидродинамики при супке токко-дисперсных термолабильных материалов в вибрирупцем слое /Н.И. Сыромятников, Г.Д. Косенко, В.В. Оглоблин, Е.Г. Решетников, Б.Г. Сапожников //Тепло- и массоперенос. Минск: ИМО АН БССР. 1972. Т. 6. С. 502-506.

7. ¿цгот^а,ЬьСк.о1? Яо-ролЬпСкок В. б. ВасСые. изу-тСапи си-рСа. /зггср 'асСЬсе, о сАгорои>а.6е гиги. ю-

¿СсисСевье///ТсшосСупа-тСки.

Ь-изи 4€си'сСг(2*е1': ОооСноровькс ¿(/мраХшп. Ылс^о-сЬоо>а. - РазсСъигпск. У 973. /45-1§2. '

8. Марковский в.м., Сапожников Б.Г., Сыромятников Н.И. Об аналогии меаду вибрирующим слоем и жидкостью //Теорет. основы хи-

мической технологии. 1974. Т. 8. Л 4. С. 636-638.

9. Сапожников Б.Г., Оглоблин В.В. Экспериментальные исследования движения тонкодисперсных материалов по наклонной вертикально вибрирующей поверхности //Тепло- и массоперенос и неравновесная термодинамика дисперсных систем. Свердловск: УПИ. 1974. № 227. С. 175-179.

10. Сапожников Б.Г., Косенко Г.Д., Решетников Е.Г. Влияние насадки из горизонтальных труб на гидродинамику и теплообмен в виб-рирущем слое тонкодисперсного материала //Тепло- и массоперенос

и неравновесная термодинамика дисперсных систем. Свердловск: УПИ. 1974. Я 227. С. 184-189.

11. Решетников Е.Г., Косенко Г.Д., Сапожников Б.Г. О локальном теплообмене между одиночной горизонтальной трубой и вибрирующим слоем //Изв. вузов. &1ергетика. 1974. № 9. С. 146-148.

12. Теплообмен и характер омывания горизонтальной трубы в виб-рокипящем слое /Е.Г. Решетников, Г.Д. Косенко, Б.Г. Сапожников, Н.И. Сыромятников //Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. 1975. Т. 20. № I. С. 113-114.

¿гаяз/ег сп <х vC6T.o-jZu.Cclcze.cL 8е.сС //РСи¿Ы.Сгсом-ви^Соп со^сгсъсе.. ¿опсСап: ЗьгЬасъ^е. о} Риеб. <395. $утро$Сит ьггСе$. Ыо. 1.

14. Теплоотдача при термообработке сухого молока в вибрирующем слое с насадкой из горизонтальных труб.//Н.И. Сыромятников, Г.Д. Косенко, В.В. Оглоблин, Е.Г. Решетников, Б.Г. Сапожников //Изв. вузов. Пищевая технология. 1976. # I. С. 116-119.

15. Исследование локальных коэффициентов теплоотдачи между виброкипящим слоем и пучками горизонтальных труб /Б.Г. Сапожников, Е.Г. Решетников, Г.Д. Косенко, Н.М. Харисова //Тешхомассообмен-У. Минск: ИШ) АН БССР. 1976. Т. Я. С. 275-284.

16. Сапожников Б.Г., Хшшя П.В., Свиридов А.М. Влияние искусственной шероховатости на теплообмен от вертикальной пластины к виброкипящему слою //Яурнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. 1976. Т. 21. Л 2. С. 229-230.

17. Сапожников Б.Г., Сыромятников Н.И. Некоторые вопросы гидродинамики и теплообмена в вибропсевдоожиженном слое //Химическое машиностроение. Тр. МИХМ. М., 1976. Вып. 6. С.32-40.

18. Сапожников Б.Г., ыэсенко Г.Д., Решетников Е.Г. Нагрев дис-

персвого материала в вяброкипяшем слое с насадкой из горизонталь-ннх труб //Теорет. основы химической технологии. 1977. Т. XI. * 4. С. 622-625.

19. Исследование теплообмена крутонаклонной вертикально вибри-рущей поверхности при наличии на ней тонкодисперсного материала /В.В. Оглоблин, Г.Д. Косенко, Е.Г. Решетников, Б.Г. Сапожников //Изв. вузов. ЗВергетика. 1978. ä II. С. 88-93.

20. Сыромятников Н.И., Королев В.Н., Сапожников Б.Г. Проблема использования псевдоожиженнкх сред в теплоэнергетике //Изв. вузов. Энергетика. 1979. А 2. С. 41-50.

21. Обтекание одиночных горизонтальных труб и пучков труб внбропсевдоожиженной дисперсной средой / Г.Д. Косенко, Е.Г. Решетников, Б.Г. Сапожников, Н.И. Сыромятников //Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1979. Я I. С. I6I-I65.

22. Hydwctynamcka.с {¿pmiAha cdpia. о$госСкои>$ jCuC-cCi?o<a-a.nücfa а гогталгс^опиЫ и> nctfi luzamc /М2 Sinamj.'oi -п¿kov, Sff.L. Gaponcev-, W.J/. Koxotiv-, fl.fi.MoiUov-, W.S.J/osov-,

B. 6. Zapoihnikoi*//OQoCr\opot%ki sgmpasjon ¿ezmociuhamika. U)casfooy jtu.idiiv\ij,. CiestochoufQ.. iS?3. 12i-/35.

23. Исследование внешнего теплообмена в дисперсных системах с учетом нестационарности процесса / B.C. Носов, В.Н. Королев,

В.Л. Гапонаев, Б.Г. Сапожников и др. //Тепломассообмен - У1, Минск: ИШО АН БССР. 1980. Т.6. Ч. I. С. 25-29.

24. SüZonuathCkov-Jf.?., КогоCtv- V. Jf., So-pozhhdkov ß.G. Hyatzodynatnics ahcC htat exhcuige ¿tu jCuicLtzzcL mccCcusns ipt'if) su&mtzotei Ъивс SuMtef/U-ndL WozCcL Coryzess of ChtmCcaZ ChtjCntezthg. MontzeaC. i5Bi. 13p. (Препринт).

25. Блинов' A.B., Сапожников Б.Г., Сыромятников Н.И. Исследование теплообмена тел, свободно перемещапцихся в виброкипящем слое //журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. 1982. Т. 27. Ji 6. С. III-II2.

26. Сапожников Г.В., Сыромятников Н.Й., Сапожников Б.Г. Особенности теплообмена виброкипящего слоя с погруженным в него пучком вертикальных труб //Изв. вузов. Энергетика. 1983. № 4.С.96-99.

27. Исследование гидродинамики тонкодисперсных материалов на крутонаклонных вертикально вибрирующих поверхностях /В.В. Оглоблин, Г.Д.Косенко, Е.Г. Решетников, Б.Г. Сапожников и др. //Журнал прикладной химии. 1984. Т. 57. Ä 4. С. 805-808.

28. Сапожников Г.В., Сыромятников Н.И., Сапожников Б.Г. Иссле-

дование теплообмена виброкшящего слоя влажного1 материала с погруженной в него вертикальной трубой //И&ж.-фкз. журнал. 1984. Т. '47. Ji 3. С. 483-484.

29. Внешний теплообмен в неподвижном продуваемом и виброкипя-щем слоях с учетом скоростных характеристик газовых потоков /Н.И. Сыромятников, В.Н. Королев, A.B. Етянов, Е.М, Толкачев,

Б.Г. Сапожников и др. //Тепломассообмен - УН. Минск: ИИО АН БССР, 1984. Т. У. Ч. I. С. 48-54.

30. A.C. II3I790 СССР. МКИ В 65 G 27/02. Вертикальный.виброконвейер /Сапожников Б.Г., Гапокцев В.Л., Носов B.C. и др (СССР). . » 3540935/27-03; Заязл. 22.07.83; Опубл. 24.12.84, Взг.'.й 48.

31. A.C. 1067903 СССР. МКИ F 27 В 15/02. Устройство для химической обработки дисперсного материала /Усенко U.A., Носенко Г.Д., фдралеев Ш.У., Сапожников Б.Г. (СССР), ä 3490960/29-33; Заявл. 20.05.82; Опубл. 23.03.85, Бал. й II.

32. Епшов A.B., Сапожников Б.Г., Сыромятников Н.И. Теплообмен тел при свободной загрузке их.в аппарат с виброкипяиим слоем //Тепломассоперенос в технологических-процессах и аппаратах. Кинск: ¡13» АН БССР. 1985. С. 93-98.

33. Исследование гидродинамики и теплообмена в аппаратах с зиброкштим ело ем /А. В. Блинов, Г. Д., КЬс енко, Б. Г.". Сапожников, D.A. Усенко //Физико-химическая гидродинамика. Свердловск: Три. [986. С. 26-32. '

34. Теплообмен в псевдо- и виброожиженных слояхв условиях :зменявдейся пристенной структуры / Н.И. Сыромятников, В.Н. Коро-гев, Б.Г. Сапожников и др. //Тепломэссообмен-1Ж. Кзбр.'доклады. ;екцик 4, 5. Тепломассообмен в двухфазных и дисперсных системах. 5шск; ИШ) АН БССР. 1989. С. I7I-I84.- .

35. Косенко Г.Д., Сапожников Б.Г., Усенко Ю.А. Эксперименталь-юе исследование скорости знакопеременных струй при истечении из ■оризонтальной кольцевой полости с вибрирующей внутренней цилинд-1ическо£ поверхностью //Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 989. Ü 4. С. 175-180.

36. Эффективная те?даратуропрозодность гиброожкжешгого слоя Н.П, Шгряева, Б,Г. Сапогзтеков, B.C. Белоусов, Г.П. Яснгков /Ккк.-физ. журнал. 1990, Т. 58. й 4. С. 610-618. ■

37. Саношжов Б.Г,, Ширяева H.H. Экспериментальное псслодо-ание эффективной тетгяерэтурояроводностл а протяжешои виброкгая-ем слое //Теио?-?ассоо<5иен-И®-92. Теплообмен з дисперсных средах. , 5, Минск: ЩО AHE. 1992. С. 152-155.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Я - амплитуда, частота вибрации; Сел . рсл • усл - теплоемкость, плотность и скорость перемещения слоя; - диаметр слоя; (Лц, сС2 - диаметры верхнего и нижнего оснований конической тарелки; сСт~ средний диаметр частиц; Р - поверхность теплообмена; £ - ускорение силы тяжести; Нр - высота засыпки; К -относительное ускорение вибрации; Кр - относительное ускорение вибрации, соответствующее началу виброожижения; Р(?1) - Р(?„) -перепад давления газа в слое в момент отрыва ; Ъ - радиус трубы, ¿¿тр- ее диаметр; , $г - поперечный или горизонтальный, продольный или вертикальный шаг насадки; & .- шаг искусственной шероховатости; £ = 2е = к-соь(шх)\ ¿с - температура поверхности; Ьн -температура насыщения; -Ьс„, "Ь^ - температура слоя на входе в аппарат и текущая температура;"Ум - объем слоя; У* - скорость частиц, выпадапаих на границу раздела 21 ; - объемная относительная -тажность слоя; X , 2 - координата вдоль аппарата и в вер-тика-ххпом направлении; - мгновенный коэффициент теплоотдачи; А - угол наклона поверхности к горизонту; £в , ¿1 - порозность неподвижной засыпки и виброслоя; - плотность частиц; ео- время; 9 - угловое расстояние; со - угловая частота вибрации; 2±/И — относительное расстояние от нижнего торца пластины, И - ее высота.