Внешний теплообмен в псевдоожиженном слое при оптимальных энергетических затратах на его создание тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

Ка правах рукописи

Красных Владислав Юрьевич

ВНЕШНИЙ ТЕПЛООБМЕН В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ ПРИ ОПТИМАЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТАХ НА ЕГО СОЗДАНИЕ

Специальность: 0! .04.14. - Теплофизика и теоретическая теплотехника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 2007

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет — УЛИ» на кафедре теоретической теплотехники теплоэнергетического факультета

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Королев 8.Н.

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Толмачев Е,М.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Галониев В Л,

кандидат технических наук, доцент Сафр оно в А.И.

Ведущая организация:

ОАО «Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения»

Защита состоится 14 ноября 2007 г. в аудитории Т-703 в 14 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212,285,07 при ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ» по адресу: г, Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 5 (8-й учебный корпус ГОУ ВПО УГТУ-УПИ).

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ».

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, уд. Мира, 19, К-2, ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, ученому секретарю. Телефон (343) 375-45-74, факс (343) 375-94-62; (343) 374-38-14; (343) 375-95-70, e-mail: lta_ugtu@mail.ru, k8u@smtp.ru

Автореферат разослан « Y» октября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ароне он К.Э.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Проблема повышения эффективности технологических процессов с использованием неоднородного псевдоожиженного слоя является актуальной Основными моментами в решении этой проблемы являются снижение удельных энергетических затрат на осуществление технологического процесса, сокращение его продолжительности (но не в ущерб качества готовых изделий) на основе новых и уже накопленных научных результатов

Одним из средств снижения затрат энергии на создание псевдоожиженного слоя как промежуточного теплоносителя может являться уменьшение объема насыпного слоя при сохранении максимальных значений коэффициентов теплоотдачи и уменьшение сопротивления газораспределительных устройств

Наличие максимального коэффициента теплоотдачи в псевдоожиженном слое свидетельствует о невозможности дальнейшей интенсификации теплопере-носа за счет изменения скорости псевдоожижения Требуется поиск новых научно обоснованных способов интенсификации внешнего теплообмена в системах, использующих дисперсный материал в качестве промежуточного теплоносителя Особенно это важно для тел, подвергающихся термической обработке и частично выступающих из псевдоожиженного слоя или плавающих на его поверхности, так как коэффициенты теплоотдачи, достигаемые в псевдоожиженном слое и в воздухе, отличаются более чем на порядок

Цель работы. Исследовать эффективность внешнего теплообмена в псевдоожиженном слое, учитывая сопротивления перфорированных газораспределительных решеток, соотношение поперечного размера аппарата и погружаемого в него тела, а также возможность интенсификации внешнего теплообмена струями частиц и ожижающего агента, изучив и используя явление квазикапиллярности в псевдоожиженных средах, оптимизируя при всем этом энергетические затраты на осуществление процесса

Для достижения этой цели в работе были поставлены и решены следующие задачи

1 Экспериментально найдены оптимальные сопротивления перфорированных газораспределительных решеток с точки зрения структуры псевдоожижен-

?

ного слоя, интенсивности процесса теплоотдачи и затрат мощности на прокачку теплоносителя

2 Экспериментально определены оптимальные соотношения поперечного размера аппарата с псевдоожиженным слоем и помещаемого в него тела при сохранении высокой интенсивности внешнего теплообмена

3. Исследовано явление квазикапиллярности в псевдоожиженных средах

4 Исследован способ интенсификации процессов внешнего теплообмена за счет направленного на поверхность тела потока частиц и ожижающего агента, движущихся внутри полого цилиндра, вертикально погруженного в псевдоожи-женный слой

Достоверность и обоснованность результатов обеспечивается применением приборов современного уровня, сопоставлением визуальных наблюдений с экспериментальными данными; большим объемом исследований и детальным выяснением влияния каждого фактора на изучаемые процессы; использованием методик компьютерной обработки экспериментальных результатов

Научная новизна заключается в следующих основных результатах

1 Экспериментально определены оптимальные сопротивления перфорированных газораспределительных решеток и оптимальное соотношение поперечного размера аппарата с псевдоожиженным слоем и погружаемого в него тела с точки зрения интенсивности процесса внешнего теплообмена и затрат мощности на прокачку ожижающего агента

2 Впервые произведено детальное исследование квазикапиллярного эффекта в псевдоожиженном слое, раскрыта физическая суть этого явления На основании экспериментальных данных получены критериальные уравнения для расчета относительной высоты подъема дисперсной среды в полой цилиндрической трубке, погруженной в псевдоожиженный слой, предложена математическая модель эффекта квазикапиллярноега

3 На основании явления квазикапиллярности исследован способ интенсификации процессов внешнего теплообмена за счет направленного на поверхность теплообмена потока частиц и ожижающего агента (гетерогенного потока) Предложен способ формирования закрученного гетерогенного потока

Практическая значимость работы заключается в следующем

4

1 Полученные оптимальные сопротивления перфорированных решеток и соотношения размеров аппарата и тела, погружаемого в слой, позволяют минимизировать энергетические затраты во вновь создаваемых или модернизируемых аппаратах с псевдоожиженным слоем при проведении процессов внешнего теплообмена

2 Подробно исследованный эффект квазикапиллярности в псевдоожижен-ных средах на практике может быть применим для подачи гетерогенных струй на поверхность теплообмена без дополнительных затрат энергии, используя ожи-жающий агент в качестве транспортирующей среды А также может использоваться в аппаратах с псевдоожиженным слоем для непрерывного транспорта сыпучих сред в вертикальном направлении

3 Обработка поверхности теплообмена гетерогенными струями является одним из возможным способов увеличения эффективности процессов внешнего теплообмена в аппаратах с псевдоожиженным слоем для тел, частично погруженных в него или плавающих на его поверхности

Автор защищает:

1 Результаты экспериментального исследования влияния сопротивлений перфорированных газораспределительных решеток на структуру псевдоожижен-ного слоя, интенсивность внешнего теплообмена и энергетические затраты на создание слоя

2 Результаты экспериментального исследования влияния объема насыпного слоя, соотношения поперечных размеров аппарата и погружаемого в псевдо-ожиженный слой тела на процесс внешнего теплообмена и энергетические затраты на его осуществление

3 Результаты исследования явления квазикапиллярности в псевдоожижен-ных средах, заключающиеся в превышении высоты слоя в трубке, погруженной в псевдоожиженный слой, над псевдоожиженным слоем вне ее Предложенную модель эффекта квазикапиллярности и полученные критериальные зависимости максимальной относительной высоты подъема дисперсной среды в трубке от влияющих на процесс факторов

4 Результаты экспериментального исследования способа интенсификации процессов внешнего теплообмена за счет направленного на поверхность тела по-

5

тока частиц и ожижающего агента (гетерогенный поток), движущегося внутри полого цилиндра, вертикально погруженного в псевдоожиженный слой

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на IX отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2005), Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену РНКТ-4 (Москва, 2006), X отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2006), Международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития энергетики» (Ташкент, 2006), VI Международной научно-технической конференции «Урал промышленный - Урал полярный социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса» (Екатеринбург, 2007)

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 9 печатных работах, из них 2 статьи в источниках, рекомендованных ВАК, а также подана заявка о выдаче патента на изобретение, которая прошла регистрацию и на данный момент находится на экспертизе по существу (№ 2007112560)

Личный вклад автора заключается в самостоятельном анализе литературных данных; создании экспериментальных установок, в непосредственном проведении комплекса исследований, обработке и обобщении их результатов, в предложении способа формирования закрученной гетерогенной струи с целью интенсификации процесса внешнего теплообмена

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 110 наименований, и приложений, содержит 167 страниц, 82 рисунка и 3 таблицы по тексту и 24 страницы приложений

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована ее цель, определен круг основных задач исследования, отражены научная новизна и практическая значимость полученных результатов, представлены главные положения, выносимые на защиту

В первой главе приведен обзор литературных источников, посвященных процессу внешнего теплообмена в псевдоожиженном слое и способах его интен-

сификации, способах снижения энергетических затрат на создание слоя при осуществлении внешнего теплообмена На основании проведенного анализа литературных данных сделаны следующие выводы

Широкомасштабные исследования, проведенные в прошлом веке, значительно прояснили физическую сущность явлений в псевдоожиженном слое и выявили взаимосвязь различных параметров и степень их влияния на процесс переноса теплоты Установлено, что важнейшую роль в теплообмене псевдоожижен-ного слоя с погруженным в него телом играют флуктуации порозности в пристенном слое и связанные с ним пульсации частиц и газа

Одними из средств снижения затрат энергии на создание псевдоожиженного слоя как промежуточного теплоносителя является уменьшение сопротивлений газораспределительных устройств и уменьшение объема насыпного слоя при сохранении максимальных значений коэффициентов теплоотдачи Однако данные о минимальной величине сопротивления перфорированной решетки и ее влияния на теплообмен погруженного в псевдоожиженный слой тела ограничены и противоречивы Отсутствуют конкретные рекомендации по выбору сопротивлений перфорированных решеток для осуществления внешнего теплообмена

Единичные исследования, посвященные влиянию на процесс внешнего теплообмена соотношения размеров аппарата и помещаемого в псевдоожиженный слой тела, указывают, что должен существовать минимальный объем, превышение которого не приведет к увеличению интенсивности внешнего теплообмена

В монографии «Основы техники псевдоожижения» (Н И Гельперин, В Г Айнштейн, В Б Кваша) упоминается о капиллярности псевдоожиженных систем Б В Берг с соавторами, проводившие исследования по транспорту мелкозернистого материала из аппарата с псевдоожиженным слоем, также отметили внешнее проявление этого явления Если полый цилиндр (трубку) опустить в псевдоожиженный слой, то высота, на которую поднимется дисперсная среда внутри трубки, превосходит высоту псевдоожиженного слоя в аппарате Правильнее говорить не о капиллярности в псевдоожиженных средах, а о квазикапиллярности, так как классическое явление капиллярности связано с явлением поверхностного натяжения, возникающего между молекулами жидкости, нахо-

дящейся в узкой трубке, и ее стенками В псевдоожиженных средах это явление связано с тем, что соприкосновение сыпучего материала с жесткой стенкой нарушает случайную хаотическую структуру пристенного слоя и упорядочивает ее на глубину 3 . 4 диаметров частиц. Это приводит к возрастанию гидравлического радиуса, т е уменьшению сопротивления и увеличению проходного сечения для газа Подробные исследования явления квазикапиллярности в псевдоожиженных средах в литературе отсутствуют

Ограничены данные об интенсификации внешнего теплообмена для тел, плавающих в псевдоожиженном слое А для длинномерных тел или тел неправильной формы, которые мо1уг выступать из слоя, такая информация практически отсутствует

Исходя из анализа приведенных литературных источников, сформулированы цель и задачи исследования

Во второй главе проведено экспериментальное исследование влияния сопротивлений перфорированных решеток на структуру псевдоожиженного слоя, интенсивность внешнего теплообмена и энергетические затраты на создание слоя Выяснены оптимальные сопротивления решеток с точки зрения интенсивности процесса теплоотдачи и затрат мощности на прокачку теплоносителя

В опытах использовался аппарат с псевдоожиженным слоем квадратного сечения 100x100 мм, высотой 350 мм (рис 1) Опыты проводились со слоями стеклянных шариков с1ч = 0,68 мм и частиц корунда с/ч = 0,13 мм и 0,51 мм, псев-доожижаемых воздухом Исследовалось 9 перфорированных решеток Отверстия в решетке на единице площади располагались в вершинах и центре квадрата со стороной 10 мм Диаметры отверстий решеток 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 4,0, 5,0 мм, что соответствовало живому сечению решеток 0,79, 1,57, 3,53, 6,28, 9,82, 14,14, 19,24, 25,13, 39,27 % соответственно Высота насыпного слоя во всех опытах была одинаковой - Но = 110 мм

В качестве метода исследования внешнего теплообмена как в этой главе, так и в последующих, выбран метод непосредственного измерения теряемого термоэлементом тепла, а величину среднего коэффициента теплоотдачи между неоднородным псевдоожиженным слоем и погруженным в него телом определяли

при стационарном режиме по тепловому потоку Q и температурному напору (Тс-Тсп)

В середину слоя на расстоянии 35 мм от газораспределительной решетки помещался медный калориметр диаметром D = 30 мм с вмонтированными в него нагревателем и тремя термопарами Для измерения температуры поверхности стенки образца и температуры слоя использовали 4-х канальный измеритель температуры «Center 304» с термопарами К-типа (никель-хром/никель-алюминий) Результаты измерений отображались на дисплее прибора, а также передавались на компьютер через разъем RS-232

Для визуального исследования структуры псевдоожиженного слоя проводились фотосъемки процесса цифровым фотоаппаратом с временем выдержки от 1 до 1/1000 секунды

Рис 1 Схема экспериментальной установки

1 - центробежный нагнетатель воздуха, 2 - измерительная диафрагма, 3, 14 - дифманометр - напоромер типа ДНМП-ЮО 4, 16 - ЛАТР 2,5, 5, 17 - ваттметр, 6- воздухопод-водящие патрубки, 7 - аппарат с псевдоожиженным слоем, 8 - перфорированная газораспределительная решетка, 9 — нагреватель 10 — направляющие, 11 - полая трубка, 12,13 - микроманометр типа ММН-240 (5), 15 - измеритель температуры «Center 304», 18 - цифровой фотоаппарат

В качестве основных параметров, характеризующих работу газораспределительных решеток и их влияние на качество псевдоожижения частиц, использовали относительное сопротивление решетки ДРреш/АРсл, коэффициент газораспределения Кг = АРреш I (АРреш + АРС„) и живое сечение газораспределительного устройства ф, % Параметр ср не независимый, а производный от первого, так как

9

W

га

О) 2

ш-

при заданной рабочей скорости фильтрации чем меньше живое сечение, тем больше скорость газа в отверстиях решетки и выше ее гидравлическое сопротивление

Применение решеток с различным сопротивлением (различным живым сечением) оказывало влияние на скорость и характер истечения ожижающего агента из отверстий решетки и, следовательно, на структуру образующегося псевдо-ожиженного слоя и интенсивность процессов теплообмена, а также на энергетические затраты на его создание

В псевдоожиженных слоях частиц диаметром с1ч = 0,68, 0,13, 0,51 мм коэффициент теплоотдачи достигал максимума при числах псевдоожижения IV = 2,0, 2,6, 2,4 соответственно

Рис 2 Величина максимального коэффициента теплоотдачи ата\,

Вт/(м2К) и мощности, затрачиваемой на прокачку теплоносителя А?, Вт в зависимости от АРрфщ/АРа,

1 - стеклянные шарики (</„ = 0.68 мм), IV = 2 0,

2 - корунд (с/ч = 0,13 мм) IV ~ 2,6, 3 - корунд № = 051 мм). И'= 24

0,0 0,1 10 дРреш/дРел 10,0

Имеется определенная область оптимальных сопротивлений решеток, в которой интенсивность теплообмена максимальна (рис 2) При увеличении живого сечения решеток (уменьшении их сопротивления), выходящих за эту область, наблюдается значительное снижение коэффициентов теплоотдачи Минимальные значения АРреш/АРсл на кривых рис 2 соответствуют живому сечению Ф = 39,25%, а максимальные - живому сечению ф = 0,79%

Анализ результатов экспериментов показал, что для достижения высоких коэффициентов теплоотдачи необходим проскок небольших пузырей, достаточно устойчивое псевдоожижение слоя, отсутствие каналообразования и застойных зон материала и определенная нестационарность процесса Это достигается при использовании газораспределительных перфорированных решеток с относитель-

ным сопротивлением и живым сечением - ДРреш'АРс — 01 0 4, ср ~ 1 5 7 5 %, /С, =0,1 0,3

Нам представляется более правильным сравнивать эффективность псевдо-ожиженных слоев (как промежуточных теплоносителей), лопучаемых на различных газораспределительных решетках, не только по величинам коэффициентов теплоотдачи при одинаковых числах псевдоожижения (Ж), но и по затратам мощности на прокачку теплоносителя (/V) Для обработки результатов введено понятие эффективности псевдоожиженного слоя

Эффективность есть отношение количества теплоты О ~ а /, АТ, передаваемого от теплоносителя к поверхности теплообмена Г, (или, наоборот) в единицу времени, к затраченной мощности N на перемещение данного теплоносителя (О ' \) При /-, = 1 м~ и ДТ - 1 К. эффективность можно характеризовать размерным выражением г| - а / V [ 1/(м~ К)]

Рис Ч Изменение )ффек1 явности г] 1 (\г К) при изменении А/'рс.и'Д/'о, 1 ысклянныс шарики </„ 0 68 мм II 2 О 2 - корун I </ч 0 1 лш II 2 () 1-кор\м к/, 0 мм II 2 4

001 0 10 1 00 ДРрЛРи 10 00

Из экспериментальных данных (рис 3) следует что в аппара!ах с псевдо-ожиженным слоем, полученным на решетках с различными сопротивлениями (живыми сечениями), существует область оптимальных относительных сопротивлений, в которой параметр эффективности достигает максимальных значении Усыновлено что с точки зрения интенсивности процесса внешнего теплообмена и затрат мощности на прокачку теплоносителя, оптимальными являю! ся аппараты с провальными решетками относительное сопротивление и коэффициенты газораспределения которых для мелких частиц дисперсной фазы ахиавля-1 0,18 0,28, К, - 0,16 0,23, а для крупных частиц ЛРри„/ДР,, - 0,0е) (),П, К, - 0 08 0,П, что соо!вегствуе! живому ссчению (5 13) % и (7 17) % для мелких и крупных частиц соответовенно В эгих пределах оптимальных сопротивлений перфорированных решеюк коэффициеш 1е-

11

ют Д Ррип/АР,

плоотдачи меньше его максимальной величины всего на 5 . 8 %, а энергетические затраты на создание слоя меньше на 10 . 50 %

В третьей главе исследовано влияние объема насыпного слоя и соотношения поперечных размеров аппарата и погружаемого в псевдоожиженный слой тела на процесс внешнего теплообмена и энергетические затраты на его осуществление

Псевдоожиженный слой создавался в 6 аппаратах квадратного сечения, изготовленных из органического стекла (сторона квадрата - В)• 100x100, 90x90, 80x80, 70x70; 60x60, 50x50 мм. В опытах использовалась провальная решетка с оптимальным (с точки зрения эффективности процесса внешнего теплообмена) живым сечением <р = 9,82 %, толщиной 3,5 мм Высота насыпного слоя (Я0) во всех опытах оставалась неизменной и равной 110 мм Конструкция аппарата, калориметра (диаметром D), размер частиц, методы и средства измерения параметров при исследовании теплообмена аналогичны используемым в главе 2

О-тах

475 400 325 2S0 175 100

1,50 2 00 2 3 2 50 3 00 3,50 B/D

Рис 4 Изменение максимального коэффициента теплоотдачи ата\. Вт/(м К) потребляемой мощности на прокачку теплоносителя N, Вт и эффективности т|, 1/(м" К) при изменении BID 1 - стеклянные шарики (d,t = 0,68 мм), W = 2,0,2 - корунд (d4 = 0,13 мм) W = 2 6, 3 - корунд (d4 = 0,51 мм), W= 2,4

При анализе полученных данных (рис 4) и сопоставлений их с визуальной картиной получаемой структуры псевдоожиженного слоя, а также с картиной обтекания тела псевдоожиженным слоем установлено, что использование аппаратов с различным поперечным размером при неизменном размере погружаемого в псевдоожиженный слой тела при одинаковых числах псевдоожижения оказывало влияние на структуру псевдоожиженного слоя (за счет изменения зазора между телом и аппаратом) В границах, когда коэффициент теплоотдачи максимален,

12

структура образующегося псевдоожиженного слоя оптимальна - слой неодноро-яен, происходит проскок пузырей Малые отношения BID (малые зазоры между поверхностью тела и стенкой аппарата) приводили к загромождению свободного сечения слоя и способствовали образованию поршней и крупных неоднородно-стей, что и приводило к снижению интенсивности внешнего теплообмена (рис 4) Мощность, затраченная на прокачку теплоносителя, зависит от количества материала, находящегося в аппарате Это количество при неизменной высоте насыпного слоя определяется поперечными размерами аппарата и размерами находящемся в нем тела, т е зависит от отношения BID (рис 4)

Для сравнения эффективности слоев как промежуточных теплоносителей, получаемых при различном отношении BID, воспользуемся параметром эффективности г) = а/ N, [1/(м2 К)] (рис 4) Несмотря на то, что параметр эффективности достигает максимальных значений при изменении BID = 1,6 . 2,0, предпочтительнее применять аппараты с соотношением размеров BID » 2, так как при уменьшении соотношения BID с 2,0 до 1,7, несмотря на высокую эффективность, вместе со снижением энергетических затрат (на 24 32 %) происходило значительное уменьшение интенсивности теплообмена (на 17 25 %) вследствие изменения структуры слоя (появление поршней)

Учитывая все вышеизложенное, определили, что для эффективного проведения процесса внешнего теплообмена в псевдоожиженном слое (поддержания высоких коэффициентов теплоотдачи и оптимальных энергетических затрат на осуществление процесса псевдоожижения) достаточно, чтобы отношение поперечных размеров аппарата и погружаемого в него тела правильной геометрической формы было примерно равно 2 Энергетические затраты на прокачку теплоносителя, которые имели место при BID = 2,3 были на 13 .22 % больше, а коэффициенты теплоотдачи на 4. .10% выше, чем при BID = 2,0

В четвертой главе исследовано явление квазикапиллярности в псевдоожиженном слое

Под явлением квазикапиллярности понимается увеличение высоты уровня дисперсной среды в трубке при погружении ее в псевдоожиженный слой над слоем вне трубки (рис 5)

Псевдоожижекный слой создавался в аппарате квадратного сечения 100x100 мм (рис. 6). В качестве твердой фазы использовались стеклянные {*£, = 0.68; 0,91; 1,11 мм) и алун-довые (с/„ = 1,15 мм) частицы сферической формы, а также частицы корунда = 0,13; 0,51; 0,72 мм) и стекла (Д., — 0,68; 1,11 мм) неправильной формы. Газораспределительным устройством служила перфорированная решетка живым сечением 9,82 %. По центру аппарата в двух направляющих зажимах вертикально крепилась стеклянная трубка высотой 1,5 м с нанесенной на ее поверхности миллиметровой шкалой.

Рис, 6. Схема экспериментальной установки: 1 - центробежный нагнетатель воздуха, 2 - измерительная диафрагма; 3 -микроманометр ММН-240; 4 ЛЛТР 2,5; 5 ваттметр; 6 - аппарат с псевдоожиженным слоем; 7 - перфорированная газораспределительная решетка; 8 - направляющие; 9 - полая трубка; 10 - цифровой фотоаппарат; 1 I - цифровая видеокамера; 12 - вочдухо-II Од водящие патрубки

Т рубка могла перемещаться по высоте слоя, минимальное расстояние между нижним торцом трубки и газораспределительной решеткой Ь = 5 мм. Высота насыпного слоя (Но) изменялась от 20 до 120 мм. В опытах использовались трубки внутренним диаметром 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 4,5; 6,0; 7,0; 9,0; 10,0; 12,0; 14,0 и 24,0 мм. Для трубок диаметром 12, 14 и 24 мм использовался аппарат с размерами 150x150 мм. Нижний торец трубки, погруженный в псевдоожиженный

14

Рис.5

слой, мог иметь на конце горизонтальную площадку кольцевой формы диаметром с1и, размеры которой изменялись за счет втулок, с натягом насаживаемых на наружную поверхность трубки

Так как дисперсная среда внутри трубки и в аппарате пульсировала, то за высоту слоя в трубке и аппарате принималось среднеарифметическое значение высот двенадцати всплесков, замеряемых с интервалом в 15 сек. Основные пульсации среды в трубке (исключая крайние минимальные и максимальные значения) происходили в каком-то определенном интервале.

При обработке экспериментальных результатов было введено понятие относительной высоты подъема дисперсной среды в трубке И = И2 / к,, где к2 — высота подъема дисперсной среды в полой трубке, И\ = (Я - И) - высота расширившегося псевдоожиженного слоя от нижнего торца трубки, погруженного в псев-доожиженный слой

Как показали поисковые опыты, высота к2, на которую поднимается дисперсная среда внутри трубки, может зависеть от числа псевдоожижения (И7), диаметра (с1ч) и формы поверхности частиц слоя, внутреннего (¿¿ф) и наружного диаметра трубки (б?„), расстояния от нижнего торца трубки до газораспределительного устройства (И) и высоты насыпного слоя дисперсного материала (Н0)

Анализ полученных данных по визуализации процесса позволил описать картину процесса поднятия дисперсной среды в вертикальной трубке Показано, что процесс подъема дисперсной среды является нестационарным - колебания среды в трубке зависят от непрерывного изменения порозности в пристенной зоне трубке и от пульсаций газовой полости под нижним торцом

Проведенные исследования показали, что зависимость относительной высоты подъема дисперсной среды в трубке И от числа псевдоожижения имеет экстремальный характер (рис 7) С увеличением ^высота подъема дисперсного материала в трубке увеличивается и достигает максимума при определенном числе псевдоожижения ( зависящем от диаметра и формы частиц материала Для частиц произвольной формы при изменении й?ч = (0,13. .1,21) мм 1¥тах определяется выражением

1,605 (¿ч)-° 192 (1)

А для частиц сферической формы при изменении <1ч = (0,68 1,21) мм

Жтах = 1,351-(^ч)"0'484

.-0,484

9,0 - / \ О -1

ь

ж,

Рис 7 Зависимость относительной высоты подъема дисперсной среды от числа псевдоожижения Трубка £?тр=6 мм, ¿и — '2 мм Но - 100 мм, к = 45 мм Частицы корунда 1-й?ч = 0,13мм 2-= 0,51мм, 3- б/ч = 0,72 мм Стеклянные частицы с!ч - 0 68 мм 4 - неправильной формы, 5 - сферической формы

10 1,5 2 0 2,5 3,0 3,5 4,0 V/

Установлено, что высота подъема зависит от формы поверхности частиц слоя В псевдоожиженном слое частиц неправильной формы поверхности высота поднятия дисперсного материала в трубке больше, чем для слоя частиц сферической формы

Определено, что высота подъема псевдоожиженного слоя в трубке возрастает как при уменьшении расстояния между нижним торцом трубки и газораспределительной решеткой (при неизменной высоте насыпного слоя), так и при увеличении высоты насыпного слоя при постоянном расстоянии от нижнего торца трубки до газораспределителя (рис 8)

Объяснить это можно тем, что сопротивление слоя зависит от его порозно-сти (АРСЛ = рч я (1 - е) Но), которая вблизи погруженного в слой тела выше средней по объему слоя, а следовательно, сопротивление фильтрации воздуха у стенок трубки меньше С уменьшением расстояния между торцом трубки и газораспределительной решеткой сопротивление слоя вне трубки увеличивается (больше высота слоя) и расход воздуха через трубку возрастает, увеличивая высоту

а

8,0

7,0 6.0 5,0 1,0 3,0 2,0 10 0,0

О 10 20 30 40 50 вО 70 ВО 90 100 110 Но, сиг

Рис 8 Зависимость относительной высоты подъема дисперсной среды от 1 -расстояния от погруженного торца трубки в слой до газораспределительной решетки (/?), Но = 100 мм 2- высоты насыпного слоя (Но), Ь- 15 мм Трубка (1^=6 мм с!и = 12 мм материал - корунд с/, =0.51 мм. \¥= 1 9

10 20 30 40 50 «О 70 80

поднятия дисперсного материала в ней При увеличении к сопротивление слоя вне трубки уменьшается вследствие того, что его высота становится меньше и при к=Нй относительная высота И » 1 Аналогично можно объяснить факт зависимости высоты поднятия дисперсного материала в трубке от высоты насыпного слоя

Согласно полученным опытным данным на высоту подъема дисперсного

материала в трубке влияет ее внутренний диаметр (рис 9)

Рис 9 Влияние внутреннего диаметра трубки на высоту подъема дисперсного материала Но = ЮО мм й = 45 мм Сферич частицы, стекло

1 - (¡ч = 0 68 мм, № = 1 6,

2 - с/ч = 0 91 мм. \¥= 1.4 Частицы неправильной формы корунд

3 - б/ч = 0 51мм. 1 9,

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26(*тр/<*ч * ~ ¿ч = 0.72 ММ, И = 1,6 Квазикапиллярность, т е превышение высоты слоя в трубке над псевдо-ожиженным слоем вне ее, наблюдается в случаях, когда 1 <(£/1р/й?ч) < 30 для слоя сферических частиц и 1 < (й?тр/с/ч) < 50 в случае частиц неправильной формы Наибольший эффект имеет место, если (с1тр/с1ч) и 6 8 и (а^рЛА,) «4 6 соответственно для слоя частиц неправильной и сферической формы

Явление квазикапиллярности можно объяснить следующим образом Соприкосновение сыпучего материала с жесткой стенкой нарушает случайную хаотическую структуру пристенного слоя и упорядочивает ее на глубину 2 .4 диаметров частиц Это приводит к возрастанию гидравлического радиуса, т е уменьшению сопротивления и увеличению проходного сечения для газа Средняя порозность в пристенной зоне в 1,1. 1,4 раза, а скорость газа в 1,2 2,0 раза больше, чем в слое Таким образом, около наружной и внутренней стенки трубки на расстоянии до 4 диаметров частиц существует зона с пониженным гидравлическим сопротивлением При значительном увеличении (й?тр/й?ч) пристенная зона начинает занимать лишь часть внутреннего пространства, сопротивление внутри трубки растет, расход через нее уменьшается и ожижающий агент устремляется

также и вдоль наружной поверхности стенки и больше фильтруется через слой, поэтому высота подъема дисперсной среды в трубке уменьшается

Эксперименты, проводимые с трубками одинакового диаметра, но различной толщиной, показали, что на высоту поднятия дисперсной среды в трубке оказывает влияние и толщина ее стенки у нижнего торца, погруженного в псев-доожиженный слой (рис 10)

Рис 10 Влияние толщины стенки трубы на высоту поднятия дисперсного материала Но = 100 мм, к = 45 мм, с1ц> = 6 мм 1 - корунд. £/ч = 0,72 мм, Т¥= 1,6, 2 - корунд ¿4 = 0 51 мм Г = 1,9, 3 - корунд. с1ч ~ 0 13 мм IV = 2,3. 4 - сферическое стекло. с/ч = 0,91 мм, И' = 1 4 5 - сферическое стекло, е/ч = 0.68 мм. \\ = 1,6

1 2 3 4 В 6 7 в 9 10 11 12 13 ми

При увеличении толщины стенок относительная высота подъема увеличивается как для частиц сферической, так и произвольной формы поверхности Связано это с установленным фактом образования газовой полости под торцом погруженного в псевдоожиженную среду телом Струи воздуха, которые генерируются этой полостью, прорываются как у наружной, так и внутренней стенок трубки, оказывая существенное влияние на относительную высоту поднятия дисперсной среды в трубке С увеличением толщины стенки растет объем газовой полости и соответственно возрастает ее влияние на высоту подъема частиц внутри трубки

В результате обобщения экспериментальных данных получены формулы для расчета максимальной относительной высоты подъема Для частиц сферической формы с1ц = (0,68 1,21) мм при 1¥,тх = 1,35 3 (г/ч)"°484

¡1

= 7,122 Аг

745 f \0 491

\ щ>;

к

0 602

Для частиц произвольной формы ^ = (0,13

А =207,475 АГ

-1 041 ГО

(1 а

ч / \ тр )

18

21) мм при И'™,=1,605 (с?ч)

0 622

ъ к

-0 192

Полученные соотношения справедливы в пределах- 50 < Н0 < 200мм, И > 5 мм, (¿У^) = (6 40), (4Мф) = (1,2 8,5), {ЩИ) = (1,3 . .8,0), Аг = 300 200000 Среднеквадратичная погрешность аппроксимации не превышает 15,4 %

Проведенные эксперименты и физическое обоснование результатов опытных данных позволили поставить математическую задачу для количественного описания эффекта квазикапиллярности в псевдоожиженных средах Принято, что диаметр трубки сравним с эквивалентным диаметром частиц псевдоожиженного слоя В этом случае заметную роль играют пристенные эффекты, в частности, порозность псевдоожиженного слоя в непосредственной близости от поверхности стенки оказывается существенно более высокой, нежели в ядре слоя. Это обстоятельство приводит к перераспределению потоков ожижающего агента и соответственно порозности (концентрации частиц) в различных зонах слоя

Записав систему алгебраических уравнений, описывающих стационарную гидродинамику псевдоожиженного слоя, и используя уравнения расхода ожижающего агента внутри трубки и вне ее с применением в качестве зависимости гидравлического сопротивления от порозности и высоты слоя в различных его участках формулу Эргана (или Козени-Кармана), получили выражения для нахождения высоты псевдоожиженного слоя внутри трубки и вне ее.

Расчетные значения Атах оказались меньше опытных в 1,5-2 раза, потому что при аналитическом описании нельзя учесть всю сложность такой системы, как псевдоожиженный слой

В пятой главе, используя явления квазикапиллярности, рассматривается возможность интенсификации процесса внешнего теплообмена путем направления на поверхность частично погруженных или плавающих в псевдоожиженном слое тел гетерогенных струй, а также энергетические затраты связанные с этим

Псевдоожиженный слой создавался в аппарате квадратного сечения 150x150 мм2 В качестве дисперсной фазы использовались частицы корунда с эквивалентным диаметром - <£, = 0,510 и 0,13 мм, псевдоожижаемые воздухом Общая конструкция аппарата, методы и средства измерения параметров при исследовании теплообмена гетерогенными струями аналогичны аппаратам, исполь-

зуемым в главе 2 и 3 Высота насыпного слоя (Но) в большинстве экспериментов оставалась неизменной и равной 60 мм В аппарате с псевдоожиженным слоем различным образом размещались исследуемые образцы - они располагались над слоем, частично погружались в слой или плавали на его поверхности В качестве плавающих в псевдоожиженном слое тел использовались полые цилиндры, выполненные из алюминия диаметром £> и длиной Ь с вмонтированными в них нагревателем и четырьмя термопарами Диаметры цилиндров были равны 30, 40, 50 мм, а длины 50, 70, 90, 140 мм Толщина стенки всех цилиндров была 3 мм Цилиндры размещались в слое горизонтально

Для формирования гетерогенных струй в аппарате с псевдоожиженным слоем в направляющих зажимах симметрично его продольной оси вертикально устанавливались изогнутые сопла (рис 11) цилиндрической формы (полые трубки с внутренним диаметром </вн), нижние части которых были погружены в псевдоожиженный слой и имели на концах горизонтальные площадки кольцевой формы диаметром с1н (на торец трубки насаживалась втулка), верхние - изогнуты к продольной оси аппарата Сопла могли переме-х ис 11 Схема соплэ.

щаться по высоте слоя и устанавливались так, чтобы загнутые концы были ориентированы на поверхность теплообмена Расстояние от нижнего торца сопел до газораспределительной решетки в большинстве опытов по исследованию теплообмена было равно 10 мм При проведении экспериментов по внешнему теплообмену с плавающими телами гетерогенные струи подавались на цилиндр с помощью 6 стальных цилиндрических трубок с с!т = 6 мм Наружный диаметр нижней части трубок был 24 мм

Использование гетерогенных струй при обработке поверхности, выступающей из слоя или плавающих на его поверхности, позволяет существенно интенсифицировать процесс внешнего теплообмена (рис 12)

Рис 12 Зависимость^ коэффициента теплоотдачи а для плавающих в псевдоожиженном слое тел от IV Материал частиц - корунд г/, = 0,51мм 1, 3, 5 - без обработки гетерогенными струями, 2, 4, 6 - с обработкой поверхности гетерогенными струями Сплошные линии - цилиндр П = 40мм, Ь = 140 мм, штриховые - О = 40мм, Ь = 90 мм, штрих-пунктирные - £> = 50мм, I = 70мм

Для увеличения среднего коэффициента теплоотдачи для тел, плавающих в псевдоожиженном слое или частично погруженных в него, необходимо увеличить число псевдоожижения (расход ожижающего агента), что, в свою очередь приведет к возрастанию затрат энергии на дутье (кривые 1, 3, 5) Взаимодействие гетерогенных струй с поверхностью способствует общему росту а и достижению его максимального значения при меньших расходах воздуха, а соответственно при меньших затратах на дутье (кривые 2,4, 6)

Процесс теплообмена можно еще интенсифицировать за счет закрутки гетерогенного потока с помощью специальных вставок на выходе из сопла Опыты, проведенные с использованием предлагаемого устройства, показали, что его применение позволяет интенсифицировать (по сравнению с незакрученными гетерогенными струями) процесс теплообмена на 10 15 % и дополнительно сократить расход ожижающего агента на 25 %

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ Основные результаты работы, представленные в диссертации 1 Показано, что существование интервалов оптимальных сопротивлений газораспределительных решеток с точки зрения максимальных коэффициентов теплоотдачи связано с гидродинамикой псевдоожиженного слоя Экспериментально установлено, что минимальные сопротивления газораспределительных решеток, при которых еще сохраняются максимальные коэффициенты теплоотдачи для различных материалов, составляют ДРреш/ДРсл = 0,1 0,4, Кг = 0,1 0,3, ф = (4 . 7,5)%

Экспериментально выяснено, что с точки зрения интенсивности процесса внешнего теплообмена и затрат мощности на прокачку теплоносителя оптималь-

21

10 1,2 1 4 1,6 18 2,0 2 2 2,4 2 6 2 8 И/

ными являются аппараты с провальными решетками, относительное сопротивление и коэффициенты газораспределения которых для мелких частиц дисперсной фазы составляют АРрсш/АРсп = 0,18 0,28, Кг = 0,16 ..0,23 и крупных частиц АРреш/ЛРс = 0,09 0,13, Кт = 0,08. 0,13, что соответствует живому сечению (5 13) % и (7 17) % для мелких и крупных частиц соответственно

2 Экспериментально определено, что для эффективного проведения процесса внешнего теплообмена в псевдоожиженном слое, т е поддержания высоких коэффициентов теплоотдачи и оптимальных энергетических затрат на осуществление процесса псевдоожижения достаточно, чтобы отношение поперечных размеров аппарата и погружаемого в него тела правильной геометрической формы было примерно равно 2, а объем насыпного слоя превышал объем тела примерно в 18 раз

3 Квазикапиллярность, т е превышение высоты слоя в трубке, погруженной в псевдоожиженный слой, над псевдоожиженным слоем вне ее, наблюдается в случаях, когда 1 < ((¿гр/б/ч) < 30 для слоя сферических частиц и 1 < (¿¿ф/Уч) < 50 в случае частиц неправильной формы Наибольший эффект имеет место, если (с1ц/с1ч) а 6 8 и (¿4р/й?ч) «4 6 соответственно для слоя частиц неправильной и сферической формы

Установлено, что относительная высота подъема дисперсной среды в трубке зависит от числа псевдоожижения, диаметра и формы поверхности частиц, внутреннего и наружного диаметра трубки, высоты насыпного слоя и расстояния от нижнего торца трубки до газораспределительной решетки

На основе анализа экспериментальных данных получены критериальные зависимости максимальной относительной высоты подъема дисперсной среды в трубке от влияющих факторов для частиц сферической и произвольной формы поверхности

Предложена математическая модель эффекта квазикапиллярности, позволяющая оценить относительную высоту подъема

4 Исследован способ интенсификации процессов внешнего теплообмена за счет направленного на поверхность тела гетерогенного потока частиц и ожи-жающего агента, истекающего из сопла, представляющего собой полый цилиндр,

вертикально погруженный в псевдоожиженный слой одним торцом, и изогнутым и направленным к поверхности теплообмена другим. Предложен способ формирования закрученного гетерогенного потока за счет специальных вставок на выходе из сопла.

Установлено, что обработка поверхности тела, частично погруженного в псевдоожиженный слой, или плавающей на его поверхности гетерогенными струями приводит к увеличению интенсивности теплообмена на 10...40 % и к снижению на 30.. ,50 % затрат энергии на осуществление процесса.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Красных В.Ю, Интенсификация внешнего теплообмена гетерогенными струями / С.А. Нагорнов, В.Н. Королев, В.Ю. Красных И Вестник ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Теоретические и экспериментальные исследования в энерготехнологии: межвуз. Сб. тр. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005, 312 е., стр. 81-84.

2. Красных В.Ю. Влияние сопротивления перфорированных решеток на интенсивность внешнего теплообмена в псевдоожижеином слое / В.Ю. Красных, В.Н, Королев // Научные труды IX отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УП У-УПИ: сборник статей. В 4 ч. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 41. 326 е., стр. 242-248.

3. Красных В.Ю. Оптимизация энергетических затрат на создание псеадо-ожиженного слоя, используемого в качестве промежуточного теплоносителя / В.Ю. Красных, В.Н. Королев И Труды Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену: В 8 томах. Т. 6. Дисперсные потоки и пористые среды. Интенсификация теплообмена. - М.: Издательский дом МЭИ, 2006. - 314с., стр. 72-75.

4. Красных В.Ю. Исследование соотношения размеров аппарата и погружаемого в псевдоожиженный слой тела / В.Ю. Красных, В.Н. Королев П Научные труды X отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ: сборник статей. В 4 ч. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. 2006. 42. 34! с„ стр. 303-306.

5. Красных В.Ю. Оптимизация энергетических затрат на образование псев-доожиженного слоя при сохранении высокой интенсивности внешнего теплообмена / В.Ю. Красных, В.Н. Королев // Промышленная энергетика, 2006, № 12, стр. 30-33.

6. Красных В.Ю. Исследование явления капиллярности в псевдоожиженных средах / В.Ю. Красных, В.Н. Королев // Перспективные энергетические технологии. Экология. Экономика, безопасность и подготовка кадров. Сборник научных трудов. Екатеринбург, 2006, 150 с., стр. 154-159.

7. Красных В.Ю. Транспортировка дисперсной среды из нижележащей секции аппарата в вышележащую без дополнительной затраты энергии / В.Н, Королев, В.Ю. Красных // Сборник трудов Международной научно-практической

я

конференции «Современное состояние и перспективы развития энергетики». -Ташкент, ТашГТУ им. Беру ни, 2006, стр. J 01-104.

8. Красных В,Ю Исследование подъема дисперсной среды по трубке, погруженной в псевдоожиженную среду / 8.Ю. Красных. В.Н. Королев, C.B. Звягин // Урал промышленный - Урал полярный: социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса; Сборник материалов VI Между нар. науч.-техн. конф. / Урал. гос. лесотехн. ун-т. - Екатеринбург, 2007. 438 е., стр

9. Красных В.Ю К ваз и капиллярные эффекты в псевдоожиженных средах / В.Ю, Красных, Е.М. Толмачев, В.Н, Королев // Инженерная физика, 2007, № 2, стр. 19-22.

399-401.

Подписано в печать 03.10.2007

Формат 60x84 1/16 Усл. печ, л. 1,39 Бесплатно

Бумага типографская

Уч.-изд. л. 1,2

Офсетная печать Тираж 100 экз. Заказ S\

Редакционное издательский отдел ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

Ризография НИЧ УГТУ-УПИ 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Газораспределительные устройства и их влияние на процесс псевдоожижения.

1.2. Структурно-гидродинамические условия перехода неподвижного зернистого слоя в псевдоожиженное состояние у поверхности тела.

1.3. Обтекание цилиндра вертикально погруженного в псевдоожи-женную среду.

1.4. Порозность и скорость газа в пристенном слое.

1.5. Внешний теплообмен в псевдоожиженном слое.

1.6. Способы интенсификации процесса внешнего теплообмена.

В настоящее время псевдоожиженные системы широко используются в качестве эффективного промежуточного теплоносителя, применяются во многих отраслях промышленности. Например [1], при осуществлении теплонапряжен-ных процессов, связанных с нагревом или охлаждением металлических изделий, сушки и гранулирования, в адсорбционно-десорбционных процессах, химической и термической обработки разнообразных сыпучих материалов, в процессах каталитического крекинга нефти, низкотемпературного сжигания твердых топлив в топках котлоагрегатов, а также в теплообменных аппаратах различного назначения.

Распространение техники псевдоожижения обусловлено рядом ее несомненных достоинств, к которым можно отнести высокую интенсивность процессов внешнего и внутреннего тепломассообмена, практически полное выравнивание температур по всему объему больших аппаратов, возможность ожижения слоев мелкозернистых материалов и другие.

Широкие перспективы применения псевдоожиженного слоя также связаны с возможностью управления его свойствами, что может быть достигнуто достаточно простыми средствами: изменением скорости фильтрации, выбором псев-доожижающего агента, фракционного состава и удельного веса материала, формы частиц, силового поля, действующего на систему. Таким образом, удается создавать дисперсные среды с заранее заданными свойствами [2-5].

Широкомасштабные исследования, проведенные в прошлом веке, значительно прояснили физическую сущность явлений в псевдоожиженном слое и выявили взаимосвязь различных параметров и степень их влияния на процесс переноса теплоты. Накопленный экспериментальный материал содержит обширную информацию о сложном процессе обтекания псевдоожиженным слоем погруженных в него тел.

Проблема повышения эффективности технологических процессов с использованием неоднородного псевдоожиженного слоя является актуальной.

Основными моментами в решении этой проблемы являются снижение удельных энергетических затрат на осуществление технологического процесса, сокращение его продолжительности (но не в ущерб качества готовых изделий) на основе новых и уже накопленных научных результатов.

Неоднородная псевдоожиженная среда существенно диссипативная система, существование которой возможно только при затрате внешней энергии. Поэтому псевдоожиженная среда должна рассматриваться с факторами ее порождающими. Одним из основных факторов является фактор флуктуации скорости газа. Флуктуация скорости газа связана с газораспределительным устройством.

При наличии в аппарате фиксированной массы частиц и при постоянном расходе газа с изменением коэффициента сопротивления газораспределителя характеристики слоя, пульсации перепада давления на нем и пульсации параметров слоя (высоты слоя и перепада давления в нем) также изменяются, то есть газораспределитель и частицы влияют друг на друга.

Одним из средств снижения затрат энергии на создание псевдоожиженного слоя как промежуточного теплоносителя является уменьшение объема насыпного слоя при сохранении максимальных значений коэффициентов теплоотдачи и снижение сопротивления газораспределительных устройств. Согласно [6] с уменьшением их сопротивления увеличивается дисперсия флуктуации скорости газа.

Единого мнения о минимально допустимой величине сопротивления решетки и ее влияния на теплообмен погруженного в псевдоожиженный слой тела нет.

Размещение в псевдоожиженном слое теплообменных элементов оказывает существенное влияние на гидродинамику и структуру слоя [1]. Характер этого влияния зависит от соотношения размеров аппарата и помещенного в него тела. В литературе практически отсутствуют сведения по этому вопросу.

Наличие максимального коэффициента теплоотдачи в псевдоожиженном слое свидетельствует о невозможности дальнейшей интенсификации теплопе-реноса за счет изменения скорости псевдоожижения. Требуется поиск новых научно обоснованных способов интенсификации внешнего теплообмена в системах, использующих дисперсный материал в качестве промежуточного теплоносителя.

Известно [7, 8], что в развитом псевдоожиженном слое флуктуации гидродинамических параметров (скорости газа и частиц) обуславливают пульсацион-ный характер процесса переноса теплоты между слоем и погруженным в него телом. Для интенсификации теплопереноса необходимо увеличивать частоту смен фаз (частицы и газ) [8]. Для осуществления этого необходимы приспособления, которые бы не только изменяли направление движения фаз слоя в пристенной области, но и сообщали им дополнительные псевдотурбулентные пульсации.

В [9] описана картина обтекания газонепроницаемых вертикальных цилиндров, погруженных в псевдоожиженный слой. Обтекание псевдоожижен-ным слоем полого вертикального цилиндра отличается. Для газонепроницаемого цилиндра наблюдается рост порозности слоя и скорости газа около его наружной поверхности. Полый вертикальный цилиндр создает условия для интенсивного пневмотранспорта твердой фазы внутри цилиндра.

В работе [5] упоминается о капиллярности псевдоожиженных систем. Авторы [10], проводившие исследования по транспорту мелкозернистого материала из аппарата с псевдоожиженным слоем, также отметили внешнее проявление этого явления. Если полый цилиндр (трубку) опустить в псевдоожиженный слой, то высота, на которую поднимется дисперсная среда внутри трубки, превосходит высоту псевдоожиженного слоя в аппарате. Правильнее говорить не о капиллярности в псевдоожиженных средах, а о квазикапиллярности, так как классическое явление капиллярности связано с явлением поверхностного натяжения, возникающего между молекулами жидкости, находящейся в узкой трубке, и ее стенками. В псевдоожиженных средах это явление связано с тем, что соприкосновение сыпучего материала с жесткой стенкой нарушает случайную хаотическую структуру пристенного слоя и упорядочивает ее на глубину 3.4 диаметров частиц [11]. Это приводит к возрастанию гидравлического радиуса, то есть уменьшению сопротивления и увеличению проходного сечения для газа [12]. Исследования явления квазикапиллярности в псевдоожиженных средах отсутствуют.

Цель работы. Исследовать эффективность внешнего теплообмена в псевдоожиженном слое, учитывая сопротивления газораспределительных решеток, соотношение поперечного размера аппарата и погружаемого в него тела, а также возможность интенсификации внешнего теплообмена гетерогенными струями частиц и ожижающего агента, изучив и используя явление квазикапиллярности в псевдоожиженных средах, оптимизируя при всем этом энергетические затраты на осуществление процесса.

Для достижения этой цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Экспериментально определены оптимальные сопротивления перфорированных газораспределительных решеток с точки зрения структуры псевдоожи-женного слоя, интенсивности процесса теплоотдачи и затрат мощности на прокачку теплоносителя.

2. Экспериментально найдены оптимальные соотношения поперечных размеров аппарата с псевдоожиженным слоем и помещаемого в него тела при сохранении высокой интенсивности внешнего теплообмена.

3. Исследовано явление квазикапиллярности в псевдоожиженных средах.

4. Исследован способ интенсификации процессов внешнего теплообмена за счет направленного на поверхность тела гетерогенного потока частиц и ожижающего агента, движущегося внутри полого цилиндра, вертикально погруженного в псевдоожиженный слой.

Научная новизна. Заключается в получении следующих основных результатов.

1. Экспериментально определены оптимальные сопротивления перфорированных газораспределительных решеток и оптимальное соотношения поперечного размера аппарата с псевдоожиженным слоем и погружаемого в него тела с точки зрения интенсивности процесса внешнего теплообмена и затрат мощности на прокачку ожижающего агента.

2. Впервые проведено детальное исследование квазикапиллярного эффекта в псевдоожиженном слое, раскрыта физическая суть этого явления. На основании экспериментальных данных получены критериальные уравнения для расчета относительной высоты подъема дисперсной среды в полой цилиндрической трубке, погруженной в псевдоожиженный слой, предложена математическая модель эффекта квазикапиллярности.

3. На основании явления квазикапиллярности исследован способ интенсификации процессов внешнего теплообмена за счет направленного на поверхность теплообмена потока частиц и ожижающего агента (гетерогенного потока). Предложен способ формирования закрученного (вращающегося) гетерогенного потока.

Практическая значимость.

1. Полученные оптимальные сопротивления перфорированных решеток и соотношения размеров аппарата и тела, погружаемого в слой, позволяют минимизировать энергетические затраты во вновь создаваемых или модернизируемых аппаратах с псевдоожиженным слоем при проведении процессов внешнего теплообмена.

2. Подробно исследованный эффект квазикапиллярности в псевдоожижен-ных средах на практике может быть применим для подачи гетерогенных струй на поверхность теплообмена без дополнительных затрат энергии, используя ожижающий агент в качестве транспортирующей среды. А также может использоваться в аппаратах с псевдоожиженным слоем для непрерывного транспорта сыпучих сред в вертикальном направлении.

3. Обработка поверхности теплообмена гетерогенными струями является одним из возможным способов увеличения эффективности процессов внешнего теплообмена в аппаратах с псевдоожиженным слоем для тел, частично погруженных в него или плавающих на его поверхности.

Автор защищает;

1. Результаты экспериментального исследования влияния сопротивлений перфорированных газораспределительных решеток на структуру псевдоожиженного слоя, интенсивность внешнего теплообмена и энергетические затраты на создание слоя. и

2. Результаты экспериментального исследования влияния объема насыпного слоя, соотношения поперечных размеров аппарата и погружаемого в псевдо-ожиженный слой тела на процесс внешнего теплообмена и энергетические затраты на его осуществление.

3. Результаты исследования явления квазикапиллярности в псевдоожижен-ных средах, заключающиеся в превышении высоты слоя в трубке, погруженной в псевдоожиженный слой, над псевдоожиженным слоем вне ее. Предложенную модель эффекта квазикапиллярности и полученные критериальные зависимости максимальной относительной высоты подъема дисперсной среды в трубке от влияющих на процесс факторов.

4. Результаты экспериментального исследования способа интенсификации процессов внешнего теплообмена за счет направленного на поверхность тела потока частиц и ожижающего агента (гетерогенный поток), движущегося внутри полого цилиндра, вертикально погруженного в псевдоожиженный слой.

Работа выполнена на кафедре «Теоретической теплотехники» ГОУ ВПО Уральского государственного технического университета - УПИ под руководством профессора, д.т.н. Королева В.Н. в соответствии с координационным планом АН России по проблеме «Теплофизика и теплоэнергетика» № ГР 01840005222 (Научно-техническая программа Министерства Образования и науки Российской Федерации «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники»).

Автор выражает благодарность своему научному руководителю за всестороннюю помощь и поддержку, заведующему кафедрой теоретической теплотехники д.т.н. Белоусову B.C., д.т.н., проф. Сапожникову Б.Г. и другим сотрудникам кафедры за оказанную помощь, полезные замечания и доброжелательное отношение.

Основные результаты работы опубликованы в [94, 98, 101, 102, 104, 107110]. Материалы диссертации были представлены на IX отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2005); Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену: РНКТ-4 (Москва, 2006); X отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2006); Международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития энергетики» (Ташкент, 2006); VI Международной научно-технической конференции «Урал промышленный - Урал полярный: социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса» (Екатеринбург, 2007).

1. Расчеты аппаратов кипящего слоя: Справочник «Под ред. И.П. Мухле-нова, Б.С. Сажина, В.Ф. Фролов. Л.: Химия, 1986. - 352 с.

2. Сыромятников Н.И., Волков В.Ф. Процессы в кипящем слое. Свердловск: Металлургиздат, 1959. 248 с.

3. Забродский С.С. Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном (кипящем) слое. М.-Л: Госэнергоиздат, 1963. 487 с.

4. Баскаков А.П. Скоростной безокислительный нагрев и термическая обработка в кипящем слое. М.: Металлургия, 1968. 223 с.

5. Гельперин Н.И., Айнштейн В.Г., Кваша В.Б. Основы техники псевдоожижения. М.: Химия, 1967. 664 с.

6. Королев В.Н. Структурно-газодинамические условия и внешний теплообмен в псевдоожиженных средах. Дисс. . докт. техн. наук. Свердловск, 1988. 333 с.

7. Нагорнов С.А. Разработка методов расчета процессов и создание оборудования для термообработки изделий в псевдоожиженных и циркуляционных средах. Дисс. .докт. техн. наук. Тамбов, 2004.446 с.

8. Берг Б.В., Пятибратов А.С., Шувалов В.Ю., Хорошавцев В.В. Работа переточных устройств, использующих псевдоожижающий агент в качестве транспортирующей среды. Промышленные печи с кипящим слоем. Свердловск: изд.УПИ, сб.№224,1976. С.44-48.

9. Королев В.Н., Сыромятников Н.И., Толмачев Е.М. Структура неподвижного и псевдоожиженного слоя зернистого материала вблизи погруженной в него поверхности (стенки) //Инженерно-физический журнал. 1971.Т.21,№6. С.973-978.

10. Королев В.Н., Сыромятников Н.И. Пристенная газодинамическая неоднородность в неподвижном зернистом слое // Инженерно-физический журнал. 1988. Т.55,№4.С.599-605.

11. Буевич Ю.А., Минаев Г.А. Струйное псевдоожижение. М.: Химия. 1984. 132 с.

12. Забродский С.С. Высокотемпературные установки с псевдоожиженным слоем (общие вопросы, разработки и закономерности). М.: «Энергия», 1971. С. 328.

13. Устинов Б. М., Плановский А. Н., Режим стабилизации работы газораспределительных устройств в аппаратах с псевдо-ожиженным слоем, «Химическая промышленность», 1962, № 11.

14. Забродский С. С., Перенос тепла псевдоожиженным слоем зернистого материала, Труды Института энергетики АН БССР, вып. 8, 1958.

15. Deshpande A.D., Jakati R.S., Pai M.U., Effect of grid pressure drop in gas-fluidized systems, Indian J. Technol., 5, 1967, №1.

16. Козин В. E., Изучение аэродинамики кипящего слоя с колпачковыми газораспределителями промышленного типа, Канд. дис., УПИ, Свердловск, 1966.

17. Сороко В. Е. и др., К расчету минимального гидравлического сопротивления газораспределительной решетки аппаратов со взвешенным слоем, Изв. вузов, «Химия и химическая технология», т. 8, 1965, № 4.

18. Kunii D., Levenspiel О., Fluidization engineering, Wiley and Sons, Inc., New York, 1969.

19. Shirai Т., Flow of fluid and chemical reaction in fluidized beds, Sympos. Reaction Engng, 25th Annual Congress Soc. Chem. Engrs, Japan, 1961.

20. Басов В. А. и др., Технологическая эффективность реакторов с 'псевд-оожиженными слоями различной структуры, «Химическая промышленность», 1966, №6.

21. Королев В.Н., Редько А.Ф., Худенко А.А. Интенсификация внешнего теплообмена в псевдоожиженном слое. Монография. Харьков, 2002.192с.

22. Буевич Ю.А., Гупало Ю.П. Искажение энергетического спектра вырождающейся изотропной турбулентности под влиянием взвешенных в жидкости частиц // Ж. прикл. мех. и техн. физики. 1965. № 5. С. 135 -137.

23. Королев В.Н., Сыромятников Н.И. Обтекание тел в псевдоожиженных средах. // Докл. АН СССР. 1972. - Т. 203, № 1. - С. 58-59.

24. Дворецкий С.И., Королев B.H., Нагорнов C.A., Таров В.П. Техника и технологии псевдоожижения: гидродинамика и теплообмен с погруженными телами. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 168 с.

25. Кондуков Н.Б., Френкель Л.И., Нагорнов С.А., Романенко Н.Я., Таров В.П. Некоторые особенности гидродинамики и внешнего теплообмена в псевдоожиженном слое //ДАН СССР. 1975. Т. 224. № 5. С. 1138-1140.

26. Королев В.Н., Сыромятников Н.И. К вопросу внешнего тепло и мас-сообмена в установках с псевдоожиженным слоем // Вопросы интенсификации процессов химической технологии: Тр. УПИ им. С.М. Кирова. Свердловск, 1972. Сб. №205. С. 125-128.

27. Королев В.Н. Исследование структурно-гидродинамических условий внешнего тепло и массообмена вблизи тел, погруженных в псевдоожиженный слой: Дис. .канд. тех. наук: Свердловск, 1972.178 с.

28. Нагорнов С.А., Таров В.П. Исследование расширения псевдоожиженного слоя с погруженными телами // Современные машины и аппараты хим. производств «ХИМТЕХНИКА-83»: Тез. докл. 3-й Всесоюзн. научн. конф. (г. Навои,1983). Ташкент, 1983. Ч. 1. С. 96-98.

29. Нагорнов С.А., Цырульников И.М., Панков Б.В. К вопросу об интенсификации внешнего теплообмена в неоднородном псевдоожиженном слое // Тепломассообмен VII: Матер. VII Всесоюзн. конф. Минск, 1984. Т. 5, ч. 1. С. 8792.

30. Нагорнов С.А. Гидродинамика и теплообмен неоднородного псевдо-ожиженного слоя с вертикально погруженным в него протяженным телом: Дис. .канд. техн. наук. Свердловск, 1987. 201 с.

31. Буевич Ю.А., Королев В.Н., Сыромятников Н.И. Обтекание тел и внешний теплообмен в псевдоожиженных средах. Свердловск. Изд-во УрГу, 1991. 188с.

32. Процессы тепло- и массопереноса в кипящем слое // А.П. Баскаков, Б.В. Берг, А.Ф. Рыжков, П.В. Филипповский / Под ред. Баскакова А.П. М.: Металлургия, 1978.248 с.

33. Сыромятников Н.И. О кондуктивной составляющей при внешнем теплообмене в кипящем слое // Инж.- физ. журн. 1971. Т. 21. № 6. С. 979-984

34. Тамарин А.И., Лифшиц Ю.Е., Галерштейн Д.М., Житкевич В.П., За-бродский С.С. Исследование сопротивления движению тел в кипящем слое // ИФЖ. 1976. Т. 31. №6. С. 1008-1012.

35. Френкель Л.И. Аэродинамические основы интенсификации процессов переноса в псевдоожиженном слое. Автореферат дисс.докт. техн. наук. М.: МИТХТ, 1988. ДСП.

36. Королев В.Н., Сыромятников Н.И. О концентрации твердых частиц и скорости газа у поверхности пластины, погруженной в псевдоожиженный слой // Журнал ВХО им. Д.И. Менделеева. 1970. Т. 15. № 5. С. 585-586.

37. Влияние на гидродинамику и внешний теплообмен погруженного в псевдоожиженный слой тела / Л.И. Френель, С.А. Нагорнов, Н.Я. Романенко и др. // Теор. осн. хим. технол. 1978. Т. 12 № 6. с. 920-923

38. Сыромятников Н.И., Королев В.Н., Куликов В.М. Исследование физических условий внешнего теплообмена в псевдоожиженных средах // Докл. АН СССР. 1974. - Т. 219. - С. 853-855.

39. Буевич Ю.А., Казенин Д.А., Прохоренко Н.Н. К модели теплообмена развитого псевдоожиженного слоя с погруженной поверхностью // ИФЖ. 1975. Т. 29. №3. С. 410-418.

40. Куликов В.М, Сыромятников Н.И. Закономерности смены фаз в пристенной области неоднородного кипящего слоя // Тепло и массоперенос и неравновесная термодинамика дисперсных систем. - Свердловск, 1974. - С. 9195. - (Сб. научн.тр./ УПИ им. С.М. Кирова).

41. Куликов В.М., Носов В.С, Королев В.Н., Сыромятников Н.И. Исследование флуктуаций порозности и интенсивности внешнего теплообмена в псевдоожиженном слое // Инж.- физ. журн. 1976. - Т. 30, № 6. - С. 986-995.

42. Баскаков А.П., Захарченко Г.Я., Дубинин A.M. Новый метод исследования гидродинамической обстановки вблизи тел, погруженных в псевдоожиженный слой электропроводных частиц // Докл. АН СССР. 1975. - Т.225, № 1. - С. 78-80.

43. Антонишин Н.В. Теплообмен с поверхностью, погруженной в кипящий слой, при развитом псевдоожижении:Дис.канд.техн.наук.-Минск, 1963 -204с.

44. Янчук Е.Н., Белоусов B.C., Сыромятников Н.И., Шиманский Ю.Н. Исследование частоты соударения частиц кипящего слоя с погруженным в него поверхностью // Деп. ВИНИТИ, № 2396-77 Деп.

45. Королев В.Н., Сыромятников Н.И. О теплообмене поверхности с кипящим слоем // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт 1970. - № 6. - С. 119-122.

46. Сыромятников Н.И., Куликов В.М. Определение продолжительности соприкосновения фаз неоднородного псевдоожиженного слоя с погруженной в него пластиной / Инж.-физ. журн. 1972. Т. 23, № 6. - С. 998-1000.

47. Королев В.Н., Сыромятников Н.И. Структура псевдоожиженного слоя вблизи погруженной в него поверхности // Журн. прикладной химии. 1973. -Т. 46,№9.-С. 1956-1960.

48. Сыромятников Н.И., Королев В.Н., Бадер В.И. Структура псевдоожиженного слоя около размещенных в нем тел разных размеров и форм // УНЦ АН СССР. Гидродинамика и теплообмен. 1974. - С. 57-62.

49. Сыромятников Н.И, Королев В.Н. Распределение порозности по высоте псевдоожиженного слоя около погруженной в него пластины // Теор. основы хим. технологии. 1974. - Т. 8, № 6, - С. 930-933.

50. Королев В.Н., Сыромятников Н.И. Гидродинамика псевдоожиженного слоя в межтрубном пространстве шахматного и коридорного пучков труб // Инж.- физ. журн. 1980. - Т. 38, № 5. - С. 829-835.

51. Сафронов А.И., Васанова JI.K., Сыромятников Н.И. Теплообмен в жидкостном кипящем слое при введении пристенной турбулентной струи // Инж.-физ. журн. 1978. - Т. 34, № 3. - С. 404-408.

52. Баскаков А.П., Филипповский Н.Ф., Соколов А.В. и др. Исследование возможностей управления гидродинамикой псевдоожиженного слоя для интенсификации внешнего теплообмена // Инж.- физ. журн. 1978. - Т. 34, № 4. - С. 600-603.

53. Королев В.Н., Осинцев И.А., Сыромятников Н.И. Гидродинамика и внешний теплообмен в зернистом слое с размещенным в нем вращающимся цилиндром // Инж,- физ. журн. 1987. - Т. 52, № 1. - С. 5-9.

54. Буевич Ю.А.; Гапонцев В.П. О виброожижении низких кипящих слоев. ИФЖ, т.34, №3, 1978.

55. Сыромятников Н.И. К теории внешнего теплообмена в кипящем слое // Инж.- физ. журн. 1973. - Т. 25, № 4. - С. 589-593.

56. Сыромятников Н.И. О внешнем теплообмене в кипящем слое // Тепло -и массоперенос и неравновесная термодинамика дисперсных систем. Свердловск, 1974. - № 227. - С. 79-84. - (Сб. науч.тр. / УПИ им. С.М. Кирова).

57. Буевич Ю.А. О механизме переноса импульса от тела в развитом псевдоожиженном слое // ИФЖ. 1978. Т. 34. № 1. С. 40-49.

58. Буевич Ю.А. Обтекание тел и процессы внешнего тепло и массообме-на в псевдоожиженном слое // Тепломассообмен - VI. Проблемные доклады VI Всесоюзной конференции по тепломассообмену. Минск: ИТМО АН БССР. 1981. Часть 2. С. 54-62.

59. Берг Б.В., Баскаков А.П. Исследование локального теплообмена между неподвижным горизонтальным цилиндром и псевдоожиженным слоем // Хим. пром. 1973. № 1.С. 62-64.

60. Decker N.A., Glicksman L.R. Local voidage a round horizontal cylinders immersed in fluidized beds // Preprint of report on XVI ICHMT International Symposium. Dubrovnik. Yugoslavia. 1984. September. 11 p.

61. Замбржицкий B.C., Лун-Фу A.B., Нагорнов C.A., Королев B.H. Внешний теплообмен псевдоожиженной среды в аппарате кольцевого сечения // Дисперсные потоки и пористые среды: Тр. 3-ей РНКТ. М.: Издательство МЭИ, 2002. Т.5. С.221-223.

62. И.Ф. Дэвидсон, Д.Харрисон. Псевдоожижение / Пер. с англ. под ред. Н.И. Гельперина, М., «Химия», 1974.

63. Тодес О.М., Цитович О.Б. Аппараты с кипящим зернистым слоем: Гидравлические и тепловые основы работ. JL: Химия, 1981.-296 с.

64. Королев В.Н., Сыромятников Н.И. Исследование теплоотдачи от поверхности с искусственной шероховатостью к псевдоожиженному слою // ИФЖ. 1975. Т. 28. № 6. С. 977-981.

65. Гривэл, Саксена. Влияние шероховатости поверхности на теплоотдачу от горизонтальных труб в псевдоожиженном слое // Теплопередача. 1979. Т. 101, № 3. С. 15-24.

66. Vijayaraghavan M.R., Sastri V.M.K. Effect of surface roughness on heat transfer in fluidized beds // Conference of future energy production. Int. Center Neat and mass transfer. Dubrovnic. 1975. P. 571-578.

67. Боттерил Дж. Теплообмен в псевдоожиженном слое. М.: Энергия.1980. 340 с.

68. Тоскубаев И.Н. Исследование теплообмена между ребристыми поверхностями и псевдоожиженным слоем. Дис.канд. техн. наук. МИТХТ. 1974. 21с.

69. Пальченок Г.И., Тамарин А.И., Забродский С.С. Теплообмен между горизонтальной оребренной трубой и псевдоожиженным слоем крупных частиц // Тепломассообмен-VII. Т. 6, часть 1. Минск: ИТМО АН БССР. 1980. С. 89-93.

70. Пальченок Г.И. Теплообмен между горизонтальным пучком оребрен-ных труб и псевдоожиженным слоем крупнодисперсного материала // Исследование процессов переноса в дисперсных системах. Минск: ИТМО АН БССР.1981. С. 14-23.

71. Ильченко А.А., Редько А.Ф. Теплообмен одиночных гладких и ореб-ренных профилированных труб в псевдоожиженном слое // Изв. вузов. Энергетика. 1986. №6. С. 105-108.

72. Ильченко А.А., Редько А.Ф. Теплообмен горизонтальной продольно-оребренной трубы в псевдоожиженном слое // Изв. вузов Энергетика. 1986. № 9. С. 95-98.

73. Grewal N.S., Saxena S.C. Heat transfer between a horizontal tube and a gas-solid fluidized bed // International Journal of heat and mass transfer. 1980. V. 23. P. 1505-1519.

74. Гоел, Саксена, Долидович. Теплоотдача от шероховатых и оребренных горизонтальных труб в псевдоожиженном слое // Теплопередача. 1984. № 1. С. 89-95.

75. Житомирская И.В., Мигай В.К., Рассудов Н.С., Шемякин В.Н. Исследование теплообмена шахматных пучков гладких и оребренных труб в кипящем слое // Теплоэнергетика. 1982. № 1. С. 49-51.

76. Курочкин Ю.П. Теплообмен между трубами различного профиля и потоком зернистого материала // ИФЖ. 1966. Т. 10. № 6. С. 759-763.

77. Эндин Б.Р., Гликсмен Л.Р., Боумен Р. Теплообмен между сплющенными горизонтальными трубами и псевдоожиженным слоем материала // Новое в теории и практике псевдоожижения. М.: Мир. 1980. С. 181-190.

78. Andeen D.R., Glicksman L.R., Bowman R. Heat transfer from flattened horizontal tubes // Fluidization. Cambridge university Press. 1978. P. 345-356.

79. Левшаков A.M., Новиков А.Д. К интенсификации внешнего теплообмена в дисперсных системах// Изв. вузов. Энергетика. 1977. № 7. С. 148-151.

80. Васанова Л.К., Сафронов А.И., Ясников Г.П. Флуктуации температуры в дисперсной среде. ИФЖ, т.41,№5. 1981, с.837-842.

81. Соколов А.В. Исследование струйного вдува в качестве регулирования теплового режима полупроводниковых силовых приборов в условиях псевдоожижения // Тепломассоперенос в технологических процессах и аппаратах. Минск: ИТМО АН БССР. 1985. С. 99-105.

82. Буевич Ю.А., Цырульников И.М. Влияние начального распределения ожижающей среды на крупномасштабные движения в однородном псевдоожиженном слое // ИФЖ. 1981. Т. 41. № 2. С. 58-61.

83. Соколов А.В., Баскаков А.П., Филипповский Н.Ф. Исследование возможности интенсификации теплообмена между псевдоожиженным слоем и стенкой аппарата // Изв. вузов. Энергетика. 1978. № 12. С. 131-134.

84. Соколов А.В., Михайлов М.Н. Использование локальной неоднородности псевдоожижения для интенсификации внешнего теплообмена // ИФЖ. 1986. Т. 50. №5. С. 862-863.

85. Минаев Г.А. Исследование струйных течений в зернистом слое. Разработка теоретических основ расчета и конструирования аппаратов с дисперсной твердой фазой. Дис.докт. техн. наук. М.: МИХМ. 1977. С. 170

86. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1970. 659 с.

87. Королев В.Н. Об эффективности кипящего слоя как промежуточного теплоносителя. Тепло- и массоперенос и неравновесная термодинамика дисперсных систем: Тр. УПИ им. С.М. Кирова. Свердловск: УПИ, 1974, сб. № 227.

88. Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. J1.: Химия, 1968. 512 с.

89. Ейтс Дж. Основы механики псевдоожижения с приложениями, пер. с англ.-М.: Мир, 1986-288 е., ил.

90. Берг Б.В., Шувалов В.Ю. Некоторые вопросы выноса мелкозернистого материала из кипящего слоя. Тепло- и массоперенос и неравновесная термодинамика дисперсных систем. Свердловск: изд.УПИ, сб.№227, 1974. С.100-104.

91. Красных В.Ю., Королев В.Н. Оптимизация энергетических затрат на образование псевдоожиженного слоя при сохранении высокой интенсивности процесса внешнего теплообмена //Промышленная энергетика. 2006 . № 12. С. 30-33.

92. В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.А. Сукомел. Теплопередача: Учебник для вузов / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.А. Сукомел. 4-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоиздат, 1981. -416 е., ил.

93. Кутеладзе С.С. Основы теории теплообмена // Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1970. 659 с.

94. Красных В.Ю., Королев В.Н. Исследование явления капиллярности в псевдоожиженных средах // Перспективные энергетические технологии. Экология. Экономика, безопасность и подготовка кадров. Сборник научных трудов. Екатеринбург, 2006, 150 е., стр. 154-159.

95. А.с. 1098821 RU, В 29 Н 5/28. Устройство для непрерывной вулканизации длинномерных изделий / Нагорнов С.А., Поляков И.В. (ВНИИ резинотехнического машиностроения) № 3595128/23-05; Заявл. 24.05.1983 // Бюл. изобретений. - 1984. -№23. - С.62.

96. Зайдель А.Н. Ошибки измерения физических величин. Л.: Наука, 1974. 108 с.

97. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. М.: Наука, 1970. 104 с.

98. В.Ю. Красных, Е.М. Толмачев, В.Н. Королев. Квазикапиллярные эффекты в псевдоожиженных средах // Инженерная физика, 2007, № 2, стр. 19-22.